Ingyen Energia Mega Könyv

Ingyen Energia Mega Könyv

Tartalomjegyzék Vízzel hajtott autó ...................................................................................................................... 6 Vízzel hajtott autó - Bevezető ................................................................................................ 6 Ingyen üzemanyag - Hidrogén generátor ............................................................................. 16 Vízzel működtetett benzinmotoros generátor ...................................................................... 24 Tervek ahhoz, hogy az autód csapvízzel működjön ............................................................ 30 Villanyautók ............................................................................................................................. 43 Bevezető ............................................................................................................................... 43 A villanyautók története ....................................................................................................... 43 Villanyautók átalakítása ....................................................................................................... 46 Az egyenáramú motorok szabályozása ................................................................................ 60 Az akkumulátorok kiválasztása és méretezése .................................................................... 79 Ingyenenergia a házunkban ...................................................................................................... 80 Bevezető ............................................................................................................................... 80 A házunk elektromos energiaellátása ................................................................................... 81 NullPontEnergia, avagy az éter ............................................................................................ 82 A Mozgás nélküli Elektromágneses Generátor ........................................................................ 89 Bevezető ............................................................................................................................... 89 M.E.G. szabadalom .............................................................................................................. 89 A M.E.G. működésének fizikai magyarázata .................................................................... 105 Naudin M.E.G. készüléke .................................................................................................. 107 A ritka földfém alapú mágnesekről .................................................................................... 129 Az üzemanyag cellák ............................................................................................................. 134 Bevezető ............................................................................................................................. 134 1

Az üzemanyag cella története ............................................................................................ 134 Az üzemanyag cella működési elve ................................................................................... 137 Saját készítésű üzemanyag cella ........................................................................................ 153 A kísérletek összefoglalása ................................................................................................ 183 A fogyasztók energiaszükségletének kiszámítása.............................................................. 186 Az inverterek és azok méretezése ...................................................................................... 192 Az akkumulátorok és vezetékek méretezése ...................................................................... 222 A Nap energiájának hasznosítása ........................................................................................... 227 A napelemek ...................................................................................................................... 227 A szél energiájának hasznosítása ....................................................................................... 237 Bálint szél- és napenergiás kísérletei ............................................................................. 256 Egy régi szélgenerátor ........................................................................................................ 258 A Föld elektromos energiájának hasznosítása ................................................................... 261 A házunk fűtése ...................................................................................................................... 267 Bevezető ............................................................................................................................. 267 Üzemanyag nélküli fűtő ..................................................................................................... 267 Zoli üzemanyag nélküli fűtője ........................................................................................... 280 Fűtés vízbontással .............................................................................................................. 290 A hőszivattyú ..................................................................................................................... 292 Laci napenergiás kísérletei ................................................................................................. 300 A Peltier hőelem................................................................................................................. 303 A gőzturbina ....................................................................................................................... 307 Stirling motor ..................................................................................................................... 310 Archie H. Blue elektrolizáló készülékének leírása ............................................................ 325 Elektrolízis ............................................................................................................................. 329 Polarizáció .......................................................................................................................... 329 Andrija Puharich elektrolizáló készüléke .......................................................................... 351 BingoFuel elektrolizáló készülék ....................................................................................... 379

2

A víz alacsonyáramú elektrolízise ..................................................................................... 392 Kísérletek az elektrolízissel ............................................................................................... 401 Meyer elektrolizálója ......................................................................................................... 449 A feszültség dinamikája ..................................................................................................... 457 Transzformátorok tervezése ................................................................................................... 479 A Horváth féle vízbontó - 1976 ......................................................................................... 493 Horváth István nyomában .................................................................................................. 544 Kísérletek a Horváth féle vízbontóval 2 ............................................................................ 551 Kísérletek a Horváth féle vízbontóval 3 ............................................................................ 555 Vferi lemezes elektrolizáló készüléke.................................................................................... 562 István lemezes elektrolizáló készüléke .............................................................................. 572 Csendesvíz Joe-cellás kísérletei ......................................................................................... 585 A Horváth féle vízbontó - 1978 ......................................................................................... 591 Buborékoztató ........................................................................................................................ 632 Korróziógátlás .................................................................................................................... 634 Vferi és Laci Multi-Fuel Processzoros kísérletei ............................................................... 636 A víz és a mágnesesség .......................................................................................................... 650 Hogyan hajtsuk dízel autónkat LPG gázzal fillérekből? ........................................................ 664 Krisztián hidrogén meghajtású kismotorja ............................................................................ 674 Durranógázzal dúsított üzemanyag ........................................................................................ 679 Laci biogázos kísérletei .......................................................................................................... 682 Vferi gőzfejlesztő készüléke .............................................................................................. 688 Laci oxigénszondás kísérlete ................................................................................................. 693 Laci akkumulátoros kísérletei ............................................................................................ 699 A BlackLight Folyamat .......................................................................................................... 719 Bevezető ............................................................................................................................. 719 A BlackLight Folyamat ismertetése ................................................................................... 719 A Kvantummechanika alapjai ................................................................................................ 730

3

Mi az az elektronvolt? ........................................................................................................ 751 Ingyenenergia kinyerése analóg számítógéppel ..................................................................... 754 Bevezető ............................................................................................................................. 754 Tesla elképzelése az elektromágneses hullámok terjedéséről............................................ 754 Naudin készülékének ismertetése ...................................................................................... 759 Folyamatos Elektromos Generátor......................................................................................... 774 Bevezető ............................................................................................................................. 774 A háromfázisú generátorokról ........................................................................................... 774 Folyamatos Elektromos Generátor..................................................................................... 780 Mitől működik a FEG? ...................................................................................................... 796 Parametrikus Teljesítmény Generátor .................................................................................... 802 Bevezető ............................................................................................................................. 802 A rezgőkörökről általában .................................................................................................. 802 A parametrikus rezgőkörök ................................................................................................ 812 Parametrikus erősítő ........................................................................................................... 816 A transzformátorokról általában ........................................................................................ 826 Parametrikus transzformátor .............................................................................................. 836 További elgondolások a parametrikus ............................................................................... 841 transzformátorokról ............................................................................................................ 841 Hendershot féle generátor ...................................................................................................... 851 Bevezető ............................................................................................................................. 851 A Hendershot féle generátor felépítése .............................................................................. 853 Méhsejt és fonott kosár tekercsek ...................................................................................... 860 A Hendershot féle generátor működési elve ...................................................................... 867 Bowman féle állandó-mágneses motor .................................................................................. 874 A Bowman motor térbeli nézetei ....................................................................................... 875 Perendev féle állandó-mágneses motor.............................................................................. 885 Módosított Perendev mágnesmotor ................................................................................... 890

4

Reprodukált Perendev mágnesmotor ................................................................................. 893 A NEOGEN Dinamó - Bevezető ........................................................................................... 895 Ingyenenergiát előállító reaktor ............................................................................................. 920 Thestatica ............................................................................................................................... 928 Térenergia, mint új energiaforrás ........................................................................................... 939 Az éter hangstimulációja ........................................................................................................ 968 Állóhullámok ..................................................................................................................... 972 Az elektromágneses mező mint mozgatóerő ..................................................................... 974 Az elektromágneses mező mint mozgatóerő ......................................................................... 984 A reakciómentes erő............................................................................................................... 992 Bevezető ............................................................................................................................. 992 A reakciómentes erő magyarázata ..................................................................................... 993 A reakciómentes erő egy lehetséges előállítása ................................................................. 998 Reakciómentes erő hajtómű, azaz .................................................................................... 1000 Térhajtómű ....................................................................................................................... 1000 Unipoláris forgó ............................................................................................................... 1008 András Lifter kísérletei .................................................................................................... 1012 Elektromágneses gravitációszabályozás .......................................................................... 1020 Forgó gravitációs motor ................................................................................................... 1031 A gravitációs antenna ....................................................................................................... 1033 A Mumetál vezetékről ...................................................................................................... 1036

5

Vízzel hajtott autó

Ingyenenergia! Lehetséges ez? Lehetséges volna, hogy teljesen hivatalosan nem kell fizetned a villanyért, a gázért és a fűtésért, hanem ingyen is hozzájuthatsz ezekhez az energiákhoz? Igen, mindezt ingyen is megkaphatnád, ráadásul még a környezetet is védenéd vele. Jelenleg azért fizetsz az áramért, mert valakik megépítették az erőműveket, bevezették a lakásodba vezető villanyvezetékeket, felszerelték a villanyórát és kiépítették azt az apparátust, ami ezen rendszer karbantartásáért és a számlák behajtásáért felel. De ez mind teljesen felesleges! Mindezt ingyen is megkaphatnánk, mivel több mint száz éve már léteznek olyan készülékek, elektromos és hőgenerátorok, melyek többek között a Nullpontenergia felhasználásával több energiát juttatnak a rendszer kimenetére, mint amennyit bevezettünk. És ezek a rendszerek állandóan termelik az energiát a beindításuk után. Vízzel hajtott autó - Bevezető

Vízzel hajtott autó! Nem hangzik rosszul, igaz? Csak otthon a csapból feltöltöd az autód víztartályát és már mehetsz is. Nincs környezetszennyezés, ráadásul mindez ingyen van. S ami szintén nem elhanyagolható: Te magad is átalakíthatod a saját benzinmotoros autódat vízmeghajtásúra! Hogyan? Ezt tudhatod meg a következő oldalakon.

Az alapelv A vizet elektrolízis segítségével szétválasztjuk hidrogénra és oxigénra, majd azt a porlasztóban levegővel hígítva elégetjük a hengerekben. Ennyi. H2O(folyadék) => H2(gáz) + O2(gáz) => H2O(gőz)

6

Egy kicsit részletesebben Az elektrolízishez szükséges energiát az autóakkumulátorból vagy a generátorból vesszük. Ez az áram a vizet hidrogénra és oxigénra bontja. A keletkezett hidrogén-oxigéngázt a porlasztóban levegővel hígítjuk, vagy különböző befecskendezési módot alkalmazunk (erről majd később lesz szó) és a hengerekben ezt a hidrogén-levegő keveréket plusz némi vizet elégetjük. Természetesen sok fontos technikai részletet is ki kell dolgozni az autó hatékony üzemeltetésére, de mielőtt ezekre rátérnénk, egy nagyon fontos dolgot szeretnék elmondani. A hidrogén és oxigén elégetésekor keletkező energia legalább egy nagyságrenddel meghaladja a víz lebontásához használt energiát. Mindez annak köszönhető, hogy a hidrogén és oxigén szétválasztásakor és újraegyesülésekor megcsapoljuk az étert vagy más néven a nullapont energiát, ez adja az energiatöbbletet. Ez látszólag ellentmond az energia-megmaradás törvényének, de igenis több energiát vehetünk ki egy rendszerből, mint amennyit befektettünk, ha azt a rendszert megfelelő módon építjük fel. (lásd itt) Ez a helyzet a vízautóval is.

A következő oldalakon először pár működő vízmeghajtású benzinmotorról olvashatsz. Ezeket csak "kedvcsinálónak" szántam. Ezt követően egy kis elmélet következik, ahol először a hidrogénnal és annak a hidrogénmotorban történő felhasználásával foglalkozunk, ezt követően a víz eddig ismeretlen tulajdonságairól olvashatsz, majd kiszámítjuk a hidrogénmotor meghajtásához szükséges hidrogéngáz és víz mennyiségét. Foglalkozunk a teljesítmény és hatásfok kérdésével, majd megismerkedhetsz az elektrolízis elméletével és néhány elektrolizáló készülék szabadalmával is. Végül az Általunk és a Fénykapu olvasói által elvégzett kísérleteket és méréseket ismertetjük. Mindezekhez rengeteg képet, sőt rövid videókat is láthatsz.

7

Megjegyzés: A hidrogénmotor nem ugyanaz, mint a hidrogén üzemanyagcellás motor. A hidrogénmotor a hidrogént belsőégésű motorként elégeti és ez adja a mechanikai energiát. A hidrogén üzemanyagcellás motor viszont a hidrogént és oxigént egyesítve elektromos áramot termel, melyet egy elektromos motorra vezetnek. Mi nem az üzemanyagcellás rendszerekkel fogunk foglalkozni az elkövetkező oldalakon, hanem a hidrogénmotorokkal. Az üzemanyag cellákról bővebben itt olvashatsz. Az ezen az oldalon ismertetésre kerülő vízautókat, vízmeghajtású aggregátort és a vízautó építési leírást azzal a céllal fordítottam le, hogy kedvet kapjál Te is a vízmeghajtású autóhoz. Elöljáróban szeretném elmondani, hogy ezek az ismertetők kevés, vagy éppen téves/ködös információkat közölnek, ugyanakkor kedvcsinálónak nagyon jók. A pontos technikai részletekről a következő oldalakon lesz majd szó.



Elsőként Daniel Dingel vízautójáról olvashatsz. A Fülöp-szigeti feltaláló már harminc éve használ vízmeghajtású autót, de a titkot nem árulja el. Az ismertetőt itt láthatod.



A következő Carl Cella hevy metal zenész írása, melyben azt mondja el, hogyan alakított át egy 1979-es Cadillac Coupe de Ville-t vízmeghajtásúra. A fordítást itt nézheted meg.



A következő ismertető egy titokban tartott fémötvözetről szól, mely a vizet nagyon olcsón bontja le hidrogénra és oxigénra. A fejlesztett gázokkal egy 12 LE-s aggregátort hajtanak meg. A leírást itt olvashatod.



Egy magyar feltaláló, Gróf Spanyol Zoltán is benyújtott egy szabadalmat Németországban még jó húsz évvel ezelőtt. A feltalálóval készített két filmet és a szabadalmát itt nézheted meg.



Végül pedig következzen itt egy leírás, ami lépésről lépésre leírja, hogyan kell átalakítanod a benzinmotoros autódat vízmeghajtásúra. Sok benne a pontatlanság és az ott ismertetett elektrolizáló az eddig elvégzett kísérleti tapasztalataink szerint nem tud elegendő mennyiségű gázt termelni, de azért vannak hasznos információk is benne. Egyszer érdemes elolvasni. 8

Ha a fentebb bemutatott leírásoktól kedvet kaptál az autód átalakításához, akkor a következő oldalakon pontos magyarázatokat és számításokat, valamint kísérleti eredményeket találhatsz. Mindenek előtt azonban következzék egy kis elmélet, melynek első felében megismerkedhetsz a hidrogénnal és annak a belsőégésű motorokban történő alkalmazásával. A vízautó készítője még 30 év után is harcol Joey G. Alarilla

1969 sok szempontból mérföldkőnek bizonyult. Ebben az évben nézhettük, amint Neil Armstrong és Buzz Aldrin a holdon sétálnak és ez az év volt az Internet születésének éve is, mikor annak első inkarcációja, az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának "Arpanet" (Advanced Research Project Agency network) nevű hálózata beindult. A Fülöp-szigeteken szintén 1969-ben jelentette be egy ottani feltaláló, hogy az autóipar forradalmasításán dolgozik. Elképzelése szerint az autókat hidrogénnel lehetne meghajtani, melyet közönséges vízből tudnánk előállítani. Ma, 30 évvel később Daniel Dingel feltaláló a világ számos országát járja kizárólag vízmeghajtású autókkal, miközben arról panaszkodik, hogy a Fülöp-szigetek kormánya és tudósai nem támogatják a találmányát. "Állandóan csak azt hajtogatják, hogy a kormány nem elég gazdag, de folyamatosan eladogatják a Fülöp-szigeteken fellelhető nyersanyagokat és erőforrásokat. A kormánynak támogatnia kellene a technológiai fejlesztéseket, melyek segíthetnének a hatalmas államadósságok visszafizetésében" mondja Mr. Dingel. Az Inquirer parkolójában múlt kedden Daniel bemutatta az egyik autóját, egy 16 szelepes piros Toyota Corollát, melyben egy általa kifejlesztett kisméretű hidrogénreaktor volt, ami közvetlenül meghajtotta az autó belsőégésű motorját. Daniel vízautójával már a nyolcvanas évektől kezdve foglalkozott a sajtó, de azóta még nem tudta elérni, hogy a találmányát szabadalmaztassák és hogy elkezdhessék a sorozatgyártást. Dingel úgy véli, hogy mindez a nagy multinacionális cégek, mint

9

például az olajtársaságok befolyásának köszönhető. Ez úgy hangzik, mintha az X-aktákat néznénk, de ha Dingel elképzelése helyes, akkor ez elég valószínűnek tűnik.

Működési elv A feltaláló elmondása alapján az elektrolizáló egy 12 voltos autóakkumulátorról kapja az elektromosságot, mely a tengervizet vagy a sózott csapvizet deutérium-oxiddá vagy nehézvízzé alakítja, melyet főként az atomreaktorok hűtésére használnak. A deutérium tulajdonképpen egy hidrogénizotóp, melynek súlya kétszerese a közönséges hidrogén súlyának. A nehézvíz úgy keletkezik, hogy a víz (H2O) hidrogénatomját deutériummal helyettesítjük. "Az akkumulátor elektromos árama a vizet hidrogénra és oxigénra bontja, ezt a keletkezett hidrogént pedig fel lehet használni az autó motorjának meghajtására. Normális körülmények között kb. 2500 °C-os hőmérséklet szükséges ahhoz, hogy a vízből hidrogént állíthassunk elő, de itt én csak egy 12 voltos akkumulátort használok." - állítja a feltaláló. Hogy ez a kémiai reakció hogyan mehet végbe egy közönséges 12 voltos autóakkumulátor segítségével, ez természetesen Dingel találmányának a titka. És mellesleg ezen állítása miatt tartják sokan sarlatánnak és csalónak. Az USA-ban és sok más országban is használják üzemanyagként a hidrogént az üzemanyagcellás autókban, de azt nem vízből állítják elő, hanem folyékony formában lehet megvásárolni az üzemanyagtöltő állomásokon. Például a DaimlerChrysler az Egyesült Államokban márciusban mutatta be a hidrogén-meghajtású NECAR 4-et (New Electric Car [Új Elektromos Autó]), melynek alapja a Mercedes-Benz A-class autó. Ezekben az üzemanyagcellás autókban a víz csak a hidrogén- és oxigénionok között végbemenő reakció mellékterméke. Ez a reakció elektromosságot produkál, melyet aztán az autó villanymotorjának meghajtására használnak. Ebben az értelemben az üzemanyagcellás autókban végbemenő reakció Dingel találmányának pont az ellentettje. Daniel azt is állítja, hogy az ő elektrolizálója mindenféle belsőégésű motor esetében használható. Dingel elmondta, hogy néhány Taiwani befektető a vízautó gyártásának beindítását tervezi és segíteni fog a szabadalom nemzetközi elfogadtatásában is.

10

Egy másik találmány A Fülöp-szigeteken Dingel a "Cobis Clean Cars"-nak is a partnere, melyben egy másik találmányát használják - az úgynevezett elektromágneses folyadék (electromagnetic fluid (EMF) ) kezelést. Ez, úgy tűnik, nem alkalmaz elektromosságot. Az EMF ilyen növényekből készül, mint okra, saluyot, ampalaya, langka és vízililiom. Ez a kezelés - a feltételezések szerint - javítja az autó motorjának a teljesítményét és megnöveli az olaj élettartamát, mivel ez egyfajta "lég-mágnest" hoz létre, mely a súrlódást gyakorlatilag nullára csökkenti.

Tehát, ha ez a Fülöp-szigeten feltalált vízautó valóság és ez az ötlet hamarosan hajtaná az autónkat, akkor Te is ilyen autót vezetnél? Ez Dingel álma, melyet 30 éve dédelget egyfolytában.

Néhány technikai adat: Az autó típusa:

Toyota Corolla 1.6i

Fogyasztása:

5 liter víz 500 Km-en

Maximális sebessége:

200 Km/h

Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

További két videofilmet is megnézhetsz. Mivel ezek amatőr felvételek, ne lepődj meg, ha néha Daniel hasát látod, nem pedig a motornak azt a részét, amiről éppen beszél. Viszont érdemes megnézni, mivel itt is vannak értékes információk.

Daniel Dingel vízautójának feltételezett működési elve

11

Hogyan tudta ezt DANIEL DINGEL és ARCHIE BLUE megcsinálni? Szeretném neked bemutatni, hogyan tudta Daniel Dingel megépíteni a vízautóját. Mindenek előtt szeretném kijelenteni, hogy Daniel módszere megegyezik Archie Blue módszerével, ami rendkívül egyszerű, de mégis vannak olyan részletek, melyek elengedhetetlenül szükségesek a működéshez: 

Először is, az üzemanyag-csatornában uralkodó nyomásnak sokkal kisebbnek kell lennie a tengerszinten mért légnyomásnál.



A hidrogén egyszerű elektrolízissel lett előállítva, vagyis egyenárammal, tehát semmilyen pulzáló áramra nincs szükség. 12V egyenfeszültség megfelel.



A vízben szódium-hidroxidot használunk elektrolitként.



A legjobb módszer az, ha a buborékoztatót és az elektrolizálót egybeépítjük.



A mechanikai teljesítmény meghaladja az elektródákra vezetett elektromos teljesítményt. Ezt nagyon nehéz elhinni, tudom.



A keletkezett gáz nem hidrogén, hanem nitrogén-hidroxid. A levegő 78%-a nitrogén. A nitrogén-hidroxid nyilván a hidrogénra, oxigénra és nitrogénra gyakorolt alacsony nyomás következménye.

Elektrolizáló és buborékoztató tartály

12

Az elv egyszerű. A beáramló levegő mennyiségét egy szelep segítségével és/vagy a levegőcső átmérőjének változtatásával szabályozhatjuk. A víz felszínén lévő alacsony nyomásnak köszönhetően a víz könnyebben gázosodik. A motorba tehát levegő (hidrogén és oxigén) és porlasztott víz kerül. Ez a vízpára a hengerbe kerülve abszorbeálja a hőt, ezáltal hűti a motort és egyenletesebbé teszi annak futását. Négy elektrolizálót is sorba lehet kötni, melyekben elektrolitként szódium-hidroxidot használhatunk, az elektrolizáló feszültsége pedig 12V lehet. A sorba kapcsolás révén a rendszer kevesebb áramot fogyaszt és négyszer több hidrogént termel, bár ebben az esetben némi változtatást kell eszközölni, hiszen a cellák el vannak szigetelve egymástól. Megjegyzés: Az elektródák perforáltak (lyukacsosak), így tud a keletkezett gáz kijutni az elektródák közül.

Az elektrolizáló cellák sorbakapcsolása

13

Az általam elképzelt elektrolizáló cellák tervének leírása a következő: 

Négy elektrolizáló cella van sorba kötve.



A vízben maró lúg (szóda) van.



Az áramforrás egy 12V-os autóakkumulátor



A cellák ugyanabban a vízben lehetnek egymástól legalább 5 cm - de inkább 10 cm távolságra, így megakadályozhatjuk az áram cellák közötti átszivárgását. Szükség esetén használhatunk szigetelőket is az egyes cellák elektródái között.



A maximális áram ne haladja meg a 20 ampert. Ennek elegendőnek kell lennie.

Újabb találgatások (Hozzáadva az oldalhoz 2003 április 5.-én) Dingel egyik autója 1 liter vizet használ körülbelül 1 óra alatt. Ez 570 ml/sec hidrogén- és oxigéngáz fejlesztésére elegendő, HA csak vizet használ. De honnét vesz 3000 ampert, hogy a vizet lebontsa? Ez csak ámítás! Az elektrolizáló áramkör is csak ámítás! A valóságban mindössze 10 és 50 amper közötti áramot használ, attól függően, hogy a generátor mennyit képes leadni, és ez az áram 1.7 és 8.5 ml/sec hidrogén- és oxigéngázt termel. A motor által használt víz LEGNAGYOBB RÉSZE csak VÍZPÁRA, ami az alacsony nyomás hatására jön létre. Az egy óra alatt felhasznált 1 liter vízből csak 2.9 és 15 milliliter közötti vízmennyiség bomlik le hidrogénra és oxigénra. Mit 14

gondolsz, a Dingle elektrolizálóját bemutató filmen a fejlődő buborékok mérete alapján a gáz mennyisége eléri az 50 ml/sec-ot ? Figyeld meg, hogy amikor Daniel kihúzta a motorhoz vezető üzemanyagcsövet az elektrolizálóból, egy cuppanó hang hallatszott és a buborékképződés azonnal leállt! Levegőt szívatott az elektrolizálóba! A filmben a képződő gáz mennyisége nem látszik túl soknak. Az áram maximum 10 A lehet. A bevezetőben látható filmben, mikor a hölgy vezette az autót, egy kattogó hangot hallott a gázpedál lenyomása közben. Ez azt jelentheti, hogy Daniel változtatható ellenállást használ VAGY kapcsoló relét, amivel több elektródát aktivál az elektrolizálóban. A filmben szereplő tudós, valamilyen Ernesto, azt mondta, hogy ez egyszerű hidrolízis (a hidrolízis a víz elektrolízise más néven). Figyeld meg a fázisceruza lámpáját. Nincs semmi varázslatos ebben, mondja Daniel, egyszerűen csak az történik, hogy a csavarhúzót hozzáérinti a rozsdamentes acélból készült anódhoz. A fázisceruza leföldelődött az autó negatívan töltött vázához érve, ezért gyulladt ki a lámpa. Kipróbáltam a hidrogénmeghajtást a 250 cm3-es négyütemű motorbiciklimen, melynek csak 10 és 20 cm3 közötti hidrogént adtam másodpercenként. A kritikus dolog az volt, hogy a szivatót teljesen ki kellett kapcsolni, mivel a levegőellátást korlátoznom kellett a porlasztó és az elektrolizáló közötti alacsony nyomás létrehozása érdekében. Nos, amit itt állítok, az nem természetfeletti, egyszerűen csak túllépi a hagyományosan értelmezett energia-megmaradás törvényét.

Megjegyzés: Amennyiben kapcsolatba akarsz lépni ennek a cikknek a szerzőjével, akkor a következő címre írhatsz (angolul): [email protected]

15

Ingyen üzemanyag - Hidrogén generátor (Amit a TV-ben nem mondanak el neked)

Carl Cella

Ez a cikk eredetileg a Psychedelic Illuminations, Volume I, Issue VIII. számában jelent meg. A szerzője nem éppen a szép beszédével keltette fel a figyelmemet, hanem a tartalommal. Carl Cella épített egy vízautót magának, amivel sokat autózott az USA-ban, s mivel pár érdekes dolgot is említ az írásában, ezért lefordítottam Neked is - a káromkodások kivételével!

Haver! Először is, ez nem ámítás, nem "add ide a lóvét aztán tünés"! Ez a szerkezet működik. Én a "Rampage" hevy metal együttes őrült embere vagyok, de jóval a zenei sikereim előtt műszaki beállítottságú voltam és nagyon érdekelt annak a lehetősége, hogy a vízből nyert üzemanyaggal meg lehet

hajtani

az

autót.

Miután

elolvastam

az

összes

fellelhető

információt

a

hidrogéngenerátorokról, 1983-ban megépítettem az első működő készüléket, amelyet aztán beépítettem egy 1979-es Cadillac Coupe de Ville motorházába. Nem kell nyugtalankodnod a fogyasztás miatt, mivel a jármű teljes tömege ingyen üzemanyag esetén nem játszik szerepet! A rendszeremet az olvasott legjobb rendszerek alapján építettem meg, sőt, még tovább mentem, mivel a legerősebb anyagokat és a legvilágosabb tervrajzokat használtam. Az összes titánium csavart és anyát egy repülőgép hulladékkénti kiárusításán vettem - ezek olcsóbbak és nem kopnak el, ezáltal nagy pénzeket takaríthatunk meg. A hengerfejnél és a kipufogórendszernél bizonyos változtatásokat kell elvégezni a biztonság és a hosszú élettartam elérésére. Először is, az égés során a korábban szétválasztott hidrogén- és oxigénatomok újraegyesülnek, ezáltal a kipufogórendszerbe vízpára - és semmi más, mármint szennyező anyag - nem jut. A legtöbb autógyártó öntöttvas kipufogócsöveket és acélszelepeket használ. A hő és a nedvesség együttes hatása (nedvesség nem jelentkezik a benzin elégetése során) a rendszer rendkívül gyors elrozsdásodásához vezet. Az egyik átalakítás az, hogy ezeket az acélszelepeket rozsdamentes acélszelepekkel kell felváltani, valamint a teljes kipufogórendszert rozsdamentes acélból kell megépíteni. Az autós boltok árulnak rozsdamentes acélszelepeket és rozsdamentes acélból készült hangtompítókat, melyek nekünk teljesen megfelelnek. Mivel a

16

hidrogén - sok benzinnel ellentétben - nem tartalmaz ólmot, ezért nem szükséges a szelepek ólommal való kenése. Az ilyen eszközök komplett árusítása halva született dolog. 1983-ban kapcsolatba léptem az Energiaügyi Hivatallal, hogy bemutassam a működű autómat, ahol is két, "a zsarnoki elnyomás nagyon ellenséges ügynökével" akadtam össze, akik azt mondták, hogy ha megpróbálok előre gyártott modulokat árusítani, abból sok "problémám" lehet. Megkérdeztem, hogy mi f...ért, mire nagyon nyersen és nem a legkedvesebb hangsúllyal ezt felelték: "Van neked arról fogalmad, hogy egy ilyen eszköz nyilvánossá tétele milyen hatással lenne a gazdaságra?" Valakik nagy pénzektől esnének el, például az olajtársaságok évi adójától és a benzin adójától. A világ olajellátása erősen szabályozott és nagyon jövedelmező az olajárakat olyan magasan tartani, amennyire csak lehetséges. De hogyan tudnák megállítani vagy szabályozni az esőt? "Ők" nem tudják, s mivel a víz ingyen van, így "Ők" nem tudnak ebből profitálni. Ez a technológia olyan egyszerű, hogy még fél aggyal is - és az autó mechanikájának egy kis ismeretével - bárki meg tud építeni egy ilyen rendszert. Közzéteszek egy minden részletre kiterjedő, világos tervet (ez nem lósz...r), alkatrészlistát, építési tanácsokat és egy csomó, a motor átalakításával kapcsolatos olyan elgondolást, mely az alkatrészek legyártását és összeszerelését a lehető legegyszerűbbé teszi. Az általam megépített rendszer tényleg olyan klassz, mint ahogy állítom, de csak nyomtatott információt adok arról, hogyan építheted meg Te is a magadét és nem vállalok semmilyen személyes felelősséget, ha kárt teszel magadban vagy az autódban. Ez csak a saját butaságod, ha te véletlenül egy üresfejű alak vagy, aki nem tudja elolvasni ezt az egyszerű angol nyelvű átfogó technikai leírást, bármilyen egyszerűen is legyen az fogalmazva. A rendszert csak porlasztóval alkalmaztam. Soha sem próbáltam meg ezt üzemanyagbefecskendező rendszerekre alkalmazni és azt se állítom, hogy ezt könnyű volna megcsinálni, ha egyáltalán lehetséges. MINDEN KÖBLÁB VÍZ 1371 KÖBLÁB HIDROGÉNGÁZT ÉS 680 KÖBLÁB OXIGÉNT TARTALMAZ (1 köbláb = 28.32 liter). Mivel nincs légszennyezés, a légszűrőt teljesen legálisan kiszerelheted és mentesülsz a szénmonoxid mérések alól is, akárcsak az összes propángázzal hajtott autó. Az egyetlen dolog, amit időről időre elvégzek, az az elektrolizáló készülék elektródáira lerakódó ásványi anyagok eltávolítása, valamint, de ezt ritkábban, az elektrolizáló készülék kitisztítása. Egyik se komplikált vagy időigényes. Annyi tartalék elektródát készítettem, hogy ez a munka nem tart fel engem, miközben éppen úton vagyok, nem úgy, mint amikor még az elején csak egyet használtam, nem is sejtve, hogy valami rárakódhat az elektródákra, ami persze az elektrolízis egész folyamatát leállítja. Amikor az autó lerobban, csak egy gombnyomás, és máris mehetek tovább, amíg nem érek olyan helyre, ahol viszonylag kényelmesen 17

megtisztíthatom az elektródákat. És ez nem Los Angeles és San Francisco között lesz valahol félúton, ahol az első lerobbanásom történt. Az acélból készült benzintank helyére tehetjük az elektromos szintérzékelővel ellátott műanyag víztartályt. A szintérzékelő kijelzőjét a jelenlegi üzemanyagszint-jelző helyére tehetjük a műszerfalon. Ha nem végzel el semmilyen más változtatást, csak a porlasztót teszed alkalmassá a hidrogén fogadására, attól még a rendszer nagyszerűen fog működni, de a kipufogórendszer semmi perc alatt el fog rozsdásodni, és ha a motort "hosszabb ideig" nem kapcsolod be, akkor a gyárilag beépített szelepek és érzékelők elrozsdásodnak és beszorulnak! A rozsdamentes acélszelepek nem drágák és ugyanolyan problémamentesek, mint a rozsdamentes acélból készült kipufogórendszer. Ne légy bolond és ne akarjál ezen spórolni, mivel ezzel csak plusz kiadást és fejfájást okozol magadnak és engem fogsz okolni a saját butaságodért. Az öntöttvas hengereket és a szelepek bemeneteit magas hőmérsékletet elviselő, úgynevezett "heanium" kerámiával burkold be, mely ezeket megvédi attól a korróziótól, mely a szelepeknél, érzékelőknél és a kipufogórendszernél is fellép. Aztán ott van a kipufogó csonk: A nedvesség ott is rozsdásodást idéz elő. A petróleumalapú üzemanyagnak megvan a saját mosóhatása, mely véd a korróziótól, ahogy az olaj is védi az olajban áztatott alkatrészeket. Amikor hidrogént használunk a belsőégésű motorok üzemanyagaként, további elővigyázatossági intézkedéseket kell tennünk azért, hogy a rendszer élettartamát meghosszabbíthassuk, nem pedig csak letekerünk pár ezer mérföldet aztán a motor besül, mint egy lósz...r. Ne használj tengervizet! Annak minden gallonja háromnegyed font sót tartalmaz (1 gallon = 3.78 liter, 1 font = 0.45 kg), vagyis olyan anyagot, amely hamar befedi az elektródákat, amikből csak egy nagy koszhalom lesz. Az elektrolízis mégis létre fog jönni, mivel a csapvíz nem 100%-osan tiszta, hanem különböző ásványi anyagokat tartalmaz, melyek az elektrolizáló cella elektródáin az elektromosan aktivált lebontási folyamat során a víz hidrogénatomjainak segítenek elválni az oxigénatomoktól. Ez olyan üzemanyagot eredményez, ami meg tud hajtani egy belsőégésű motort. A világ két eleme, mely a legnagyobb bőségben található, a hidrogén és a butaság. A hidrogént könnyen előállíthatjuk a vízből, a butaság pedig vagy rosszul használja fel azt a technológiai eszközökben, vagy egyszerűen a személyes érdekek miatt elhallgatja a nyilvánosság elől, így az emberek kénytelenek a környezetszennyező, de nagyon jó profitot biztosító káros üzemanyagot használni. Ezek a pénzéhes paraziták fosztogatják az egész bolygó tudatlan és gyanútlan lakóit, akik ha tudnák, milyen egyszerű a hidrogént előállítani, nem vennének benzint! A föld két legjobban jövedelmező üzlete az elektromosság és az olaj. Az elektromosságot motorok segítségével is előállíthatjuk, a motorokat pedig meg lehet hajtani hidrogénnel. Ha tehát az elektromosság az autó generátorából jönne, amit egy hidrogén-meghajtású motor forgatna, és a vízellátást állandósítani 18

tudnánk, például a kipufogóból a vizet lecsapatnánk, akkor egy majdnem örökmozgó készüléket tudnánk csinálni. Ez nem tökéletes örökmozgó, mivel az energia egy része hő formájában elszökik, bár a hatásfoka még így is nagyon jó lenne. S mivel a folyamat beindításához szükséges üzemanyag ingyen van, ki panaszkodna? Én nem alkalmaztam kondenzálót a kipufogórendszerben, de javaslom, hogy valaki próbálja ki ezt, ezáltal

növelve

a

feltöltés

nélkül

futott

mérföldeket.

Elképzelésem

szerint

ez

egy

kipufogórendszerbe beépített radiátor lenne, mely vízgyűjtő vájatokat és levegőcsatornákat tartalmazna, melybe az autó haladása során keletkező hideg levegőt vezetnénk be. Én csak egy ötletet mondtam, kész tervvel nem szolgálhatok, mivel én azt akarom, hogy minél kevesebb legyen a légellenállás. De például egy álló elektromos generátornál, ahol ez nem szempont, ez kivitelezhető lenne. De térjünk vissza az én vízzel működő autómhoz. A hengerfal öntöttvasból van, mely hajlamos a rozsdásodásra, de a szelepeknek köszönhetően állandóan tisztán vannak tartva (feltéve, hogy a motor nem áll hosszabb ideig). A teljes motorblokkot rozsdamentes acélból elkészíteni kicsit drága mulatság lenne. Ne várd lélegzetvisszafojtva, míg a nagyfiúk hidrogén-meghajtású autókat fognak gyártani. Ők a benzinen pénzt keresnek. Nem bízhatsz meg bennünk, ezt vésd az eszedbe! Érted, miről van szó? Halóó, van otthon valaki? Kapcsold ki a TV-t! (mely csak hazugságokat sugároz! Vagy neked tetszik, ha össze-vissza hazudoznak neked?) Kelj fel a fotelból, rázd ki az álmosságot a szemedből és kezdj el dolgozni! Mennyit költesz benzinre egy évben? Nem tudom, Te hogy vagy ezzel, de én inkább ennivalót veszek ezen a pénzen. Egy autó könnyen átalakítható lenne már a gyárban úgy, hogy a hengerfej és a szelepek rozsdamentes acélból készüljenek. Megérne 25 ezer dollárt vagy még többet kiadni egy autóért, ha figyelembe vesszük, hogy az üzemanyag ingyen lenne, és ezek a kis változtatások nem lennének "változtatások". De gyári átalakítás ide vagy oda, amíg eső van és élek, hogy ezt lássam, addig én ingyen autózok! Sok kritika éri a hidrogént, mint autó-üzemanyagot. Ezek legtöbbje propagandával teli hazugság, mely azoktól származik, akik a legtöbbet veszítenének akkor, ha a hidrogén-meghajtású autók széles körben elterjednének, vagyis az olajtársaságoktól. Aztán persze ott van az a néhány idióta is, aki a józan észt figyelmen kívül hagyja, gondolván, hogy ő kivétel és nem cseréli le a hagyományos acélszelepeket rozsdamentes acélból készültre. Ezek a kib...t légfejűek azt érik el, hogy a motorjuk tönkremegy a teljes tudatlanságuk miatt. Olcsók akarnak lenni, aztán meg a hidrogénmeghajtás elvét okolják, ezáltal is továbbterjesztve a hazugságokat erről a nagyszerű és egyszerű technológiáról. Te nem költenél 1 és 3 ezer dollár közötti összeget az autód üzemanyag-ellátásának teljes átalakítására, ha ez egy egyszeri 19

"befektetés" lenne, mely azt eredményezné, hogy soha többé nem kéne benzint venned ehhez az autóhoz? Van néhány gyári, jó hatásfokú autó a piacon, mely már eleve rozsdamentes acélszelepekkel készült, de ezekből kevés van és még így is le kell cserélned a kipufogórendszert. Ahhoz, hogy a porlasztó képes legyen gázállapotú üzemanyagot fogadni, azt át kell alakítanod úgy, hogy ugyanolyan alkatrészekből álljon, mint a propán-bután meghajtású motorok üzemanyag-ellátó rendszere. Ilyen porlasztó csomagot árul az "IMPCO" például. Mivel a motor nem bocsát ki szennyező anyagot, a motort "hivatalosan" is át lehet alakítani jobb hatásfokú alkatrészeket használva, mint például a vezérműtengelyt, mely benzinüzemnél növelné a környezetszennyezést s így használata "illegális" az autópályákon. Természetesen ez "szabálysértésnek" fog számítani, ha "elkapnak" az utakon, de összehasonlítva azokkal a "fizess megint, mert a mérgező gázkibocsátásod megint túl magas" számlákkal ez nem olyan sok. Érted a lényeget? Pénz, egy csomó pénz! A hidrogén-meghajtású autókkal kik veszítenének? Ezek a kib...tt nagyfiúk, senki más. Nem lenne több benzinadó, zöldkártya díj, bírságok a rosszul csatlakozó füstszűrőkért, ezeknek a gázszűrő alkatrészeknek az autókba való beépítési költsége, üzemanyagtöltő állomások minden sarkon, füstjelzők, ózonszint csökkenés vagy "megfeneklés" az utakon egy nagy vihar közepette, mivel elfogyott az üzemanyagod! Azokhoz a fényszórókhoz hasonlóan, melyeket vissza lehet húzni egy tokba, szerkeszthetünk egy ütődésérzékelő rendszert, mely egy, a motorháztetőbe épített tartályt nyitna meg, melyből a víz egy hajlékony csövön keresztül a főtartályba jutna. Ez akár álló helyzetben, akár menet közben is működhetne. Csak figyelned kell a tartály szintjelzőjét és el kell zárnod a bemenetet, mikor a víztartály megtelt. Bár még sokáig kell várnunk, míg megjelennek a teljesen korrózióálló, egzotikus fémötvözetekből készült motorok (gyári készítésűek, melyeket aztán át lehet alakítani vízmeghajtású belsőégésű motorokká), addig is közzéteszek egy teljesen komplett tervet arról, hogyan lehet olyan hidrogéngenerátort készítened, mely meg tud hajtani egy autót. De az összes motorváltoztatást csak mint ötletet mondom. Ez tőled függ, hogy milyen változtatásokat végzel el a motorodon. Használd a saját ötleteidet. Ne csak arra támaszkodj, amit itt leírok vagy éppen nem írok le. Ha feltalálsz egy folyamatot, mellyel véded a motort a korróziótól, használd azt! Azért írom ezt a kis könyvecskét, hogy segítsek az embereknek felébredni abból a nagy hazugságból, hogy az olajtársaságoktól függ az autójuk meghajtása. Ha egy városi autóbusz hidrogén-meghajtású lenne, nem volna alapjuk egykét dollárt elkérni a viteldíjért, mondván, hogy az "olajárak emelkedése miatt" kénytelenek ezt tenni. Arra az esetre, ha csodálkoznál: "Miért nem használja ezt egy csomó ember, ha ez működik?" Azért, te bolond, mert abból nem lenne haszna az olajtársaságoknak, mint már mondtam neked. A 20

nagy pénz megrontja a kis agyakat. A társadalmunk tele van olyan seggly...akkal, akik csak azért vannak, hogy megrémüljenek más kreativitásától. Ezek ilyeneket mondanak, hogy: "Hát én nem hiszek ebben" vagy "Ez valójában nem működik, ez csak ámítás. A múltkor láttam a TV-ben, hogyan égett ki az egyik ürgének a motorja." vagy "Hogy lehet, hogy én még nem hallottam erről, ha ez tényleg működik?" Mindegyik egy kib...tt idióta, akinek az agyát teljesen átmosták, így szentül hiszik, hogy amit a TV-ben látnak, az a megkérdőjelezhetetlen igazság! Elmentem az autómmal a "Charnel Seven Eyewitness News" (Halálbiztos Hét Szemtanú Hírek) Los Angelesi stúdiójába, hogy bemutassak nekik egy autót, mely ténylegesen működik. Azt mondtam nekik, hogy ha mindenféle negatív példákat bemutatnak, melyet az emberek elkövettek, miközben hidrogénmeghajtású autót akartak készíteni, akkor miért nem mutatnak be egy olyan autót is, amely ténylegesen, minden kétséget kizáróan működik? Azt válaszolták, hogy "az embereket nem érdekli az ilyen dolog". A televízió a nagy hazugság fő forrása, mellyel tömegméretű agymosást lehet véghezvinni. A kormány azt akarja, hogy az emberek elhiggyék, minden pénzbe kerül. Nem csak a hidrogénmeghajtású

közlekedési

eszközök

elterjedésével

fellépő

bevételi

veszteségek

miatt

nyugtalankodnak, hanem főként a hidrogén-meghajtású elektromos generátorok miatt, melyet mindenki tudna használni az otthoni energiaellátása érdekében. A vízszolgáltató lenne az egyetlen közszolgáltatási vállalat (meg persze a telefontársaságok), amire tömeges igény lenne. Az udvaron egy 55 gallonos olajos hordóba összegyűjtve az esővizet és azt az autó üzemanyagaként használva a tömeges igények még jobban csökkennének! Én annyit segíthetek "legálisan" az emberek felébresztésében , hogy annyi készüléket gyártok - személyes célokra - amennyit csak tudok és hogy megírom ezt a cikket. A hidrogéngenerátorban rejlő energia 100%-os hatásfokú. Igen, jól olvastad: ingyenenergia! A motort az autó akkumulátora indítja be, de miután a motor már forog, a generátor újratölti az akkumulátort és táplálja a gyújtórendszert. Egy egyszerű hidrogéngenerátor, melynél a víz lebontásához szükséges energiát egy generátor adná és ez a keletkezett üzemanyag meghajtaná a motort, mely hajtaná a generátort...Nos, nem volna szükség külső tápforrásra, míg a vízutánpótlás megoldott lenne, s így a teljes rendszer önmagában zárt lehetne. A motorházba beépített plusz akkumulátor több áramot biztosítana - ha erre egyáltalán szükség van - mely lehetővé tenné az összes elektromos berendezés egyidejű meghajtását: a gyújtórendszert, a hidrogéngenerátort, a lámpákat, a légkondicionálót és a megawattos, ultraerős mini sztereó berendezést, mely egész úton a "Rampage" zenéjét játszaná! Készíts fénymásolatot erről a cikkről és add oda annyi embernek, ahánynak csak tudod. A világ azért ilyen kib...tt hely, mert "mi, az emberek" ilyen hellyé tettük vagy legalábbis nem próbáltuk meg jobbá tenni. A víz az egyetlen "újrafelhasználható" energiaforrás és ez sohasem fog elfogyni! 21

A KÖVETKEZŐ LÉPÉS A rendszer működtetése: Indításkor nem csak az elektrolizáló cellát helyezzük áram alá, hanem a vízpumpát is. Ha az autó lerobban, ez annak a jele, hogy az elektródákat teljesen befedte a nem teljesen tiszta vízben lévő szennyezőanyag. Ez azt jelenti, hogy az elektromosan aktivált szétválasztási folyamat (elektrolízis) leállt. Ezeket a kapcsolókat visszajelző lámpával is lásd el, hogy mindig lásd, melyik van bekapcsolva és hogy ne kapcsoljad be véletlenül azt, amit nem akarsz. Amikor a tartalék elektródákat kell üzembe helyezned, a "halott" elektródákról kapcsold le az áramot, akárcsak az elektrolizálót elzáró elektromos vezérlésű szelepet is. Ezek a gázszelepek azért kellenek, hogy a nyomás alatt lévő oxigén kiszivárgását megakadályozzuk, így az nem tud a keletkezett hidrogénnal egyesülve "Országúti Tűzhányó"-vá válni. A hidrogén és az oxigén közötti molekuláris kötés azáltal bomlik fel, hogy a vízbe egyenáramot vezetünk. A hidrogén a negatív töltésű elektródához, az oxigén pedig a pozitívhoz vonzódik. Ez a folyamat hőt termel az elektrolizálóban, ezért előnyös, ha az elektrolizálót a motorházban egy alumínium- vagy furnérlemezfallal választjuk el a motor többi részétől. A kisebb autók kevesebb benzint fogyasztanak, ezért olcsóbb az üzemeltetésük, bár amikor az üzemanyag hirtelen ingyenessé válik, az autó mérete és súlya nem lesz fontos, kivéve a Porsche-t és hasonló sportautókat. Ki a fene akar egy gördülő szardíniásdobozban nyomorogni. A gyorsaságot feláldozhatjuk a kényelemért, bár egy Cadillac könnyen elérik a 130 mérföldes óránkénti sebességet, s azt huzamos ideig tartani is képes. A vizet az elektrolizálóba pumpáljuk. Maga az elektrolizáló pozitív töltésű, mely az oxigénmolekulákat magához vonzza. Ez az oxigén a vízvisszavezető csövön és a víztartály kupakjában lévő nyíláson ("T" csatlakozó) keresztül távozik. A műszerfalra ki van vezetve egy nyomásmérő, mely a szabályozó és a keverő előtti nyomást méri. A hidrogéngenerálás megkezdéséhez fordítsd el a műszerfalon lévő kapcsolót és figyeld az üzemanyag nyomásmérőjét. Mikor a nyomás megjelenik, indítsd el a motort. Amikor beszereled az elektrolizálót, figyelj arra, hogy az elektrolizáló fala pozitív töltésű, míg a legtöbb autónál a váz a negatív töltésű földelés, így a pozitív töltésű elektrolizálót el kell szigetelned a negatív töltésű váztól. Utolsó megjegyzés: Ez a készülék nem egy elv vagy elmélet. Ez ki lett próbálva és működőképesnek bizonyult. Ezt a rendszert 18 éves koromban, 1983-ban terveztem és többet is építettem a "Rampage" bevételeit használva kutatásra és fejlesztésre. Nem tudok eladni működő egységeket, de csak a halál tud megakadályozni abban, hogy ezt a cikket terjesszem abban a 22

reményben, hogy az emberek felébrednek az olajfüggőség nagy hazugságából és megtöltik az utakat hidrogén-meghajtású autókkal. Ha elég ember rájön, milyen egyszerű mindez, a közvélemény nyomást gyakorolhat a kormányra, ami azt eredményezi, hogy vége lesz a régóta alkalmazott média ellenkampánynak. A Los Angelesi "Szemtanúk"-nál nem akarták, hogy megtudják az emberek, hogy egy 18 éves metálfejű is képes volt megépíteni egy működő járgányt. A közvélemény szemében mi buták vagyunk, de ez egy kib...tt szop..s! A hidrogén és oxigéngáz nem szennyezi a környezetet és segít a motorból eltávolítani a szénszármazékok lerakódását, ami nagyobb sebességet és kisebb kopást eredményez. Azonnal észre fogod venni a motor jobb hatásfokát.

Megjegyzések: 

Cella nagy hangsúlyt fektetett a rozsdásodás megakadályozására. Ez mind helyénvaló, de a további techinaki részletek elég ködösek. Az itt ismertetett két ábra sajnos nem elegendő ahhoz, hogy reprodukáljuk Carl Cella elektrolizálóját.



Azt is írja, hogy a benzin ólomtartalma biztosítja a kenést. Ezzel kapcsolatban az egyik Olvasó - Otako - a következőket írta: "...nagy tudományossággal előadják, hogy az ólom azért van a benzinben, hogy kenje a motort és a szelepeket. Pedig ez nem így van. Ólom nincs a benzinben! A benzin kompresszió tűrésének fokozására ólom-tetra-etilt kevernek bele, az üzemanyag rendszer tisztítására pedig toluol-t. Az ólom-tetra-etil egy igen nagyméretű molekula és mikor a robbanó keverék égésekor a "láng front" egy ilyen molekulába ütközik, akkor az nem tud tovább terjedni. Köze nincs az ólomnak a kenéshez és az égés végén nem is keletkezik fém ólom ami esetleg kenőanyagként szóba jöhetne."

23

Vízzel működtetett benzinmotoros generátor

Drunvalo Melchizedek

A The Spirit of Ma'at 2002 februári számában egy olyan leírást tettünk közzé, melynek segítségével egy közönséges autót vízmeghajtásúvá alakíthatunk át. Ez a leírás névtelenül lett elküldve nekünk, de mi ezt szakemberekkel leellenőriztettük és mint kiderült, ők is hasonló technológiával dolgoznak... Mivel úgy hisszük, hogy a "hitetlenség" jelentős visszahúzó erő a víz üzemanyagként való hasznosításában, ezért folytattuk a kutatásokat további technológiai megoldások irányában. Ezek közül kettőt - mindkettő ugyanannak a cégnek a találmánya - ebben a cikkben ismertetünk. Az egyik találmányt Drunvalo személyesen is megtekintette, s az erről készült videofilmet Te is megnézheted a számítógépeden. Bush amerikai elnök felhívást intézett az amerikaiakhoz, melyben arra kérte őket, hogy az autójukat hidrogénnel üzemeltessék és több mint egy milliárd dollárt helyezett letétbe azon kutatásokra, melyek célja ezen módszerek kidolgozása. A Kanadai Toronto város egyik kerületében egy kis cég, a Rothman Technologies, Inc. ténylegesen kidolgozott nem is egy, hanem két életképes módszert arra, hogyan lehet a vizet hidrogénra és oxigénra bontani. Egyik módszer kidolgozása sem igényelt egy milliárd dollárt. Ezek egyszerű válaszok. Az autóinkban jelenleg meglévő motorok nagyon kis változtatásokkal működtethetők ezekkel a módszerekkel és nem szükséges egy külső infrastruktúra kiépítése, mint például a jelenlegi üzemanyagtöltő állomások és szükségtelenné válnak az olajfinomítók is. Ezen vízüzemanyagú rendszerek működési elvének megértésében segítséget nyújthat, ha megértjük, hogy a közönséges víz tulajdonképpen egy "akkumulátor", mely hatalmas mennyiségű energiát tárol. A víz, H2O - két hidrogén- és egy oxigénatom egyesülése. És, mint ahogy azt Bush amerikai elnök is mondta, a hidrogén kitűnő üzemanyag. A vízmolekulákban rengeteg energia van és ennek egyáltalán semmi köze sincs ahhoz az energiamennyiséghez, mely a víz lebontásához kell. Ez egy különösen fontos momentum, de az emberek többsége - köztük sok tudós - nincs ezzel tisztában. Ha tudunk egy ökológiailag tiszta

24

módszert találni a vízmolekulák lebontására, akkor az összes energiával kapcsolatos problémánk egy csapásra megszűnik.

Azonnali hidrogéngáz Az első reakció - melyet a Rothman Technologies bemutatott nekünk - vizet, sót és egy rendkívül olcsó fémötvözetet használ. Ezen reakció eredménye tiszta hidrogéngáz, egy olyan üzemanyag, melynek elégetése nem igényel külső oxigént - és semmiféle szennyező anyagot nem bocsát ki. A Rothman Technologies tulajdonosa körülbelül ötven találmányt dolgozott ki a különböző mechanikai eszközök, kémiai vegyületek és üzemanyagok terén. Ez a találmány, mely egy különleges fémötvözetet használ a vízmolekulák lebontására, s mely minket most különösen érdekel, szintén az ő találmánya. A The Spirit of Ma'at nevében 2003 februárjában meglátogattam a Rothman Technologies céget azzal a céllal, hogy saját szememmel meggyőződhessek arról, amiről már sok ember mesélt nekünk. A cég egy 12 lóerős benzinüzemű elektromos generátort hajtott meg "vízüzemanyaggal". Ez a generátor egy benzinüzemű belsőégésű motor volt, pontosan olyan, mint amilyen a Te autódban is van. Beismerték, hogy a rendszer még eléggé nyers és további finomításokat igényel. Mindennek ellenére be tudták nekünk mutatni, hogy egy benzinüzemű motor vízzel is tud működni. A motor egy garázs szerelőpadján volt elhelyezve, melynek ajtaja a szellőzés érdekében nyitva lett hagyva. A padlón tizenhárom félgallonos edényt kapcsoltak össze csövekkel úgy, hogy mindegyik cső egy vastag központi csőre csatlakozott, ez a központi cső pedig közvetlenül a motor porlasztójába vezetett. Az edényekben közönséges víz és elektrolit volt (vagyis valamilyen só). Mikor ennek a különleges fémötvözetnek egy kis darabkáját beledobták az elektrolit keverékbe, a hidrogén bámulatos ütemben azonnal elkezdett fejlődni. A hidrogéngáz a fővezetéken keresztül közvetlenül áramlott be a porlasztóba. (Olvasd el a megjegyzést) A cég képviselője megrántotta az indítózsinórt és egy pár próbálkozás után a motor beindult és folyamatosan dolgozott. A motor folyamatos működését körülbelül húsz percig figyeltük. (A

25

januári torontói levegő és a nyitott garázsajtó miatt valóban hideg volt, ezért ezt a húsz percet elegendőnek találtuk arra, hogy a "működési elv bizonyosságot nyerjen".) A vizet és sót, valamint a fémötvözetet használó motor egyértelműen működött. A cég képviselője szerint ez a fémötvözet olyan olcsó, hogy egy fél kanadai cent értékű ötvözet a motort körülbelül négy óráig tudja üzemeltetni. Szintén érdemes megjegyezni, hogy a beszélgetőpartnerünk szerint a tengervizet közvetlenül felhasználhatjuk elsődleges üzemanyagként, s ekkor sót se kell adni a vízhez. Michael Ballin-nal voltam ott, aki a Rolling Arts TV-nek dolgozik. Ez a Los Angeles-i televíziós csatorna régiségekkel, horgászattal, autóversenyekkel, valamint művészien kidolgozott autókkal foglalkozik az adásaiban. A cikk végén látható videofilmet tehát Michael a cégének vette fel.

Egy másik bámulatos áttörés A Rothman Technologies cégnek egy másik módszere is van arra, hogyan lehet a vizet üzemanyaggá alakítani. A módszert elektrolízisnek hívják. Az elektrolízis során a vizet Brown gázzá alakítják, mely szintén tökéletes üzemanyag benzinüzemű motorokhoz. Egy dolog kivételével ugyanolyan a módszer, mint amit már ismertettünk korábban ezen a weboldalon (itt). Miért jobb üzemanyag a Brown gáz, mint a tiszta hidrogén? A véleményünk a következő: A minket körülvevő környezet napjainkban hatalmas problémákkal küszködik, melyek közül az egyik legsúlyosabb, hogy a Föld oxigénkészlete folyamatosan apad. A levegő oxigéntartalma olyan alacsony, hogy az néhány területen már a létezésünket veszélyezteti. A levegő normál oxigéntartalma 21%, de néhol ez ennek csak a töredéke. Tokióban például az oxigéntartalom lesüllyedt 6-7%-ra. Mikor ez eléri az 5%-ot, az emberek elkezdenek kihalni. Tokióban már oxigénellátó központokat hoztak létre az utcasarkokon azért, hogy vészhelyzet esetén oxigénhez juthassanak az emberek. Végül - ha nem teszünk semmit - ez az "alacsony-oxigénszint" probléma mindannyiunkra ki fog terjedni. Az elektrolízis folyamán keletkezett Brown gáz nem csak fenntartja az oxigén-egyensúlyt (mint az üzemanyagcellák és a tiszta hidrogén) vagy fogyasztja az oxigént (mint a kőolajszármazékok),

26

hanem még plusz oxigént is ad a környezetének. Ezért gondoljuk úgy, hogy ez lenne a jövő autóinak a legjobb üzemanyaga.

A technológiák összehasonlítása Mielőtt elmagyaráznánk a Rothman Technologies cég újító technikáját, mely Brown gázt állít elő a vízből, nézzük meg mindhárom hidrogénalapú üzemanyag-megoldást (üzemanyagcellás, Vízből hidrogén és Brown gáz) az oxigéntermelés és oxigénfogyasztás szempontjából. Üzemanyagcellák: Ez a módszer oxigént vesz fel a környezetéből a hidrogén elégetése során. A kipufogócsőből oxigén és vízgőz jön ki, de az oxigén eredetileg a környező atmoszférából lett felvéve, nem pedig az üzemanyagból származik. Ezért az üzemanyagcellák se nem növelik, se nem csökkentik a környezet oxigénkészletét. Vízből Hidrogén: Ez az üzemanyag önmagában teljes. A hidrogén elégetéséhez csak kevés oxigént vesz fel a külső atmoszférából, mely előrelépést jelent a kőolajszármazékokból készült üzemanyaggal szemben. Ha a hidrogén tökéletesen elég, akkor semmilyen káros anyag nem jön ki a kipufogócsövön, ha viszont sót és ezt a fémötvözetet használjuk a hidrogén előállítására, akkor ezek visszamaradhatnak a kipufogás során. Brown gáz: Ez a legtökéletesebb üzemanyag az autóink számára. Mint a tiszta hidrogén esetében, ezt is vízből állítjuk elő, de ez úgy ég el a belsőégésű motorban, hogy - a beállítástól függően - még oxigént is tud termelni. Ebben az esetben a kipufogócsőből oxigén és vízpára jön ki, akárcsak az üzemanyagcellák esetében, de az oxigén a vízből származik, miközben a Brown gázt előállítjuk. Tehát a Brown gázt elégetve plusz oxigén kerül a levegőbe, ezáltal növelve az atmoszféránk oxigénkészletét. Az autónkban a Brown gáz elégetése során tehát a jelenlegi nagyon súlyos környezeti problémát orvosolhatjuk. Ebből a nézőpontból a Brown gáz lenne a jövő autóinak a legjobb üzemanyaga.

Egy új Brown gáz technológia

27

Az eddig látott Brown gázt előállító rendszerek legfőbb problémája az, hogy bár működnek, nem tudnak elegendő hidrogént előállítani a dugattyúk meghajtására normál útviszonyok mellett. A Rothman Technologies cég egy különleges elektrolízist használ. A hagyományos elektrolízis során az elektrolizáló egység csak "bent ül" a vízben és egy bizonyos mennyiségű Brown gázt termel. A Rothman Technologies cég találmánya azonban egy olyan elektrolizáló egységet fejlesztett ki, amely megnöveli a fejlődő Brown gáz mennyiséget egy teljes nagyságrenddel. (Ha Te, kedves olvasó, tudós vagy, akkor neked mondom, hogy jól olvastad: a Rothman Technologies rendszere szó szerint tízszer több Brown gázt termel, mint a hagyományos elektrolízis.) A fejlesztő cég úgy találta, hogy az általuk kifejlesztett módszernél a Brown gáz és a víz elkeverednek egymással. Egy tejfehér anyag jön ki a Rothman elektrolizáló készülékből és egy olyan készülékbe áramlik, ahol a vizet leválasztják a keverékről. Innét a Brown gáz a motorba jut, a víz pedig visszakerül az elektrolizáló rendszerbe, ahol újra felhasználásra kerül. Ez a találmány, melyet a Rothman Technologies cég szbadalmaztatott, valószínűleg az eddigi legfontosabb találmány az elektrolízis terén. Az elektrolízis során fejlesztett Brown gáz mennyiségének tízszeresére növelése lehetővé teszi, hogy egy normál autó motorját meghajtsuk és azt sugallja, hogy az elektrolizáló rendszer lesz a jövő választott technológiája. Ha Te, Kedves Olvasó, feltaláló vagy: Most már Te is tudod, hogy a vízzel hajtott autó teljesen reális dolog, nem pedig egy őrült fantázia. Saját szemeddel láthattad, hogy a "működési elv bizonyosságot nyert". És most, kedves Barátom, sok sikert kívánok neked a világ útjain való autózáshoz, melynek során magunkat mentjük meg magunktól. Bárki is építi meg az első látható vízautót, ezzel megoldja az energiaproblémánkat mindörökké és hősként vonul be a történelembe. Lehet, hogy éppen Te leszel az!

28

Megjegyzés: A folyamat sebességének növelésére a bemutató során nem szódium-kloridot használtunk, hanem más sót, de a gyakorlatban a közönséges asztali só is megfelel, akár csak a tengervíz, s ez valószínűleg a legolcsóbb megoldás. De akárhogy is van, az alkalmazott elektrolit típusa nem lényeges az elv "bizonyítása szempontjából", vagyis hogy a vizet felhasználhatjuk a belsőégésű motorok meghajtására.

29

Tervek ahhoz, hogy az autód csapvízzel működjön

Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

Megjegyzés: Az itt közölt információk az eddig elvégzett kísérleteink szerint nem mindenhol helytállóak. Például az elektrolizálóként használt csöves megoldás nem biztosít elegendő hidrogéngázt egy autó meghajtásához, valamint az angol nyelvű kapcsolási rajz is hibás volt (bár az itt látható kapcsolás már javított, működőképes verzió). Az ajánlott elektrolizáló és a kísérleti tapasztalataink a későbbiekben következnek majd. Ezt a cikket csak ötletadónak szántam, nem pedig egy vakon követendő utasítássornak.

Ez alkalmazható teherautónál, motorkerékpárnál, repülőnél stb. is

Működik ez? A terveket olyan személy küldte a The Spirit of Ma'at újsághoz, aki szeretné a kilétét titokban tartani. Mi leellenőriztettük egy szakemberrel, aki úgy gondolja, hogy a terv működőképes. Ezen kívül beszéltünk egy másik személlyel is, aki egy ehhez hasonló eszközt szabadalmaztatott, valamint mi is tudjuk a saját tapasztalatunkból, hogy ez a technológia működőképes. Tehát, bár garantálni nem tudjuk, de hiszünk abban, hogy ez a terv elégséges ahhoz, hogy te is tudjál építeni egy autót, mely vízi meghajtású. Ha ezt ki akarod próbálni, azt javasoljuk, amit a beküldő tervező is, vagyis hogy egy olyan régi autón próbáld ki, ami már értéktelen számodra. És hagyjál minden mást érintetlenül arra az esetre, ha mégis vissza akarsz térni az eredeti benzinmeghajtásra. De ha az autód működni fog, akkor szeretnénk megkérni arra, hogy küld el a tapasztalataidat az olvasóinknak. Akár nemzeti hőssé is válhatsz és segíthetsz a világunk megmentésében.

30

Mi biztosan tudjuk, hogy megvalósítható az autók vízzel történő meghajtása. Ez egy érdekes projekt lehet minden, a technikát kedvelő ember számára, azzal az ajándékkal jutalmazva, hogy életed végéig ingyen autózhatsz - egyúttal pedig segítesz az emberiségnek is. A szöveget enyhén szerkesztettük csak az olvashatóság javítása érdekében. Mind a rajzok, mind a szöveg így került az Internetre, ahogy te is látod most.

BEVEZETÉS Azt javasoljuk, hogy ezt a tervet egy olyan autón próbáld ki, amire nincs minden nap szükséged, amíg a technológiát nem fejlesztetted tökéjre. Ez a csináld-magad terv lehetővé teszi minden személy részére ( ez te meg én vagyunk, srácok ), hogy valami mást csinálhassunk. Ez a legegyszerűbb és legolcsóbb módja annak, hogyan üzemeltetheted az autódat ( majdnem ) ingyen energiával. A jelenleg létező technika segítségével bárki felállhat és valami különlegeset csinálhat, amivel csökkentheti a levegő szennyezettségét, megszűntetheti az üzemanyagra fordított kiadásait, segíthet visszaállítani a normális atmoszférát és könnyebben lélegezhet. Ezt a tervet felhasználva a teljes létező rendszert meghagyhatod, csak az üzemanyagtankot és a katalizáló rendszert kell kicserélned.

A TERV Építsél meg és kössél be a rendszerbe egy olyan eszközt, melynek segítségével közönséges csapvízzel hajthatod meg az autódat, és mindezt a polcon porosodó alkatrészekből ! Ez egyszerűen csak egy hatékony módszer arra, hogy a közönséges csapvizet gázállapotú hidrogénné és oxigénné alakítsuk, amit aztán elégetünk a cilinderben a benzin helyett. Ez a "mini rendszer" a meglévő akkumulátor és elektromos rendszer segítségével működtethető és egyszerűen ráköthető a meglévő porlasztóra.

31

Egy műanyag víztartályt, egy vezérlő áramkört, egy ionizáló hengert, egy nagynyomású porlasztó illesztőt és három mérőműszert kell beszerelnünk és hozzákötnünk a meglévő porlasztóhoz. A rendszer egyszerűsége abból fakad, hogy egy már meglévő rendszert használunk és nem kell különleges tárolást vagy nagynyomású tömítéseket alkalmaznunk. Egyszerűen csak elfordítod a gázkart, ezáltal hozol létre elektromos úton több vagy kevesebb gázt, szükség szerinti mennyiségben, mely azonnal fel is használódik. Az egyetlen valódi változtatás az, hogy a hagyományos petróleumalapú üzemanyag helyett közönséges vizet használunk. Ha választhatsz, melyiket választanád?

GYAKORI KÉRDÉSEK: K: Ez tényleg működik? V: Igen. Ez egy biztos alapokon működő technológia, melynek eredete a rozsdamentes acél feltalálásáig nyúlik vissza. De kövesd pontosan az itt leírt mechanikai és elektronikai módszereket, mivel ez a terv egyesíti magában a legjobb módszereket. K: Mennyire "ingyen energia" ez az energia? V: Amennyiben fizetsz valakinek a vízért, akkor ez nem teljesen van ingyen. De a másik alternatíva az, hogy drága benzint veszel és a levegőt szennyezed. K: Ez biztonságos? V: Technikailag ez biztonságosabb, mint a kőolaj származékokból származó gázok, már csak azért is, mivel többé nem kell fuldokolnod a kipufogógázoktól. Gyakorlatilag ez ugyanolyan biztonságos, mint a jelenlegi benzin üzemmód. Egy pár egyszerű biztonsági rendszert építesz be a jelenlegi autószabványoknak megfelelően. K: Milyen teljesítményt várhatok? V: A helyesen beállított rendszer kevésbé fog melegedni, mint benzin-üzemmódban és mindez egy kicsit nagyobb teljesítmény mellett. A mérföldenkénti fogyasztása a beállítástól függően 50 és 300 milligrammnyi víz.

32

K: Én magam is elvégezhetem a módosításokat a rendszerben? V: Miért ne. Ha viszont te nem értesz hozzá, de ismersz valakit, akinek technikai és/vagy elektronikai ismeretei vannak, akkor őt is megkérheted, hogy segítsen. Ha üzemanyag befecskendező rendszerrel van ellátva az autód, akkor kérd ki egy hozzáértő autószerelő véleményét is. [ Üzemanyag befecskendező rendszer esetén egy adapterre lesz szükséged, ugyanúgy, mint a propánt, hidrogént vagy természetes gázokat használó motorok esetén. ] K: Milyen hatással lesz az autóm a környezetre? V: H20 gőzt ( vízpárát ) és el nem égett O2-t ( oxigént ) termel. Tehát tisztítani fogja a környezetét, ahelyett, hogy mérgező gázokkal töltené azt meg. Ezen kívül segítesz azzal is, hogy az atmoszféra apadó oxigénkészletét kiegészíted. A kémiai reakciókból származó összes felesleges anyag vízgőzzé vagy oxigénné alakul. Még arra is számíthatsz, hogy több, mint csak felszínes érdeklődést fogsz kiváltani a környezetedből. K: Ez nem csak egy közönséges gőzgép? V: Nem, de tényleg. Különösen magas hőmérsékletet és nagy nyomást nem alkalmazunk. Ez szigorúan egy belsőégésű motor, mely hidrogént éget el és amelynek csak a mellékterméke a vízgőz.

OLVASD EL EZT Van pár dolog, amit tudnod kell a benzinről: A benzin, mint üzemanyag nem kötelező, ez csak választható. A BENZIN ÉS A VÍZ Rengeteg termokémiai energia van a benzinben, de a vízben még több. Az energia-felügyeleti bizottság 40 %-kal több energiát számol a vízre, tehát akkor valószínűleg még ennél is sokkal több van a valóságban. Az emberek többsége nem tudja, hogy a "belsőégés" egy "termo-gáz folyamat"- tehát "nincs folyadék a reakcióban". A szabványos belsőégésű motornál a benzint csak a katalikus átalakítóban

33

használjuk fel, miután az üzemanyag nem-nagyon-égett-el. Sajnos ez azt jelenti, hogy az üzemanyag nagy része csak az égési folyamat lehűtésére szolgál, ami a levegő szennyezését és az üzemanyag nem hatékony kihasználását jelenti.

HOGYAN MŰKÖDIK? Végtelenül egyszerűen. A megfelelő mennyiségű vizet belepumpáljuk az ionizáló tartályba és ott szinten tartjuk. Az elektródák 0.5-5A áramerősségű impulzusokkal vibrálnak, ami lebontja a vizet: 2(H2O) => 2H2 + O2. Amikor a nyomás eléri mondjuk a 30-60 psi (2-4 bar) értéket, elfordítjuk a gázkart és indulhatunk. Rálépve a pedálra több energiát küldünk az elektródákra, ezáltal pedig több gázt a hengerekbe. Beállítod az üresjárati és a maximális áramlás értékeit, hogy a maximális teljesítményt kapjad és már mehetsz is az utakra. Nagyvonalakban, az ingyen energia a csapvízből jön egy nyílt rendszerben, mivel a vízben lévő látens energia elegendő a motor meghajtásához, ami pedig meghajtja a generátort vagy bármilyen szíjhajtású gépet. A generátor hatásfoka elég jó ahhoz, hogy meghajtson különböző elektromos berendezéseket (10 - 20 amper ), beleértve azt a kis áramot, ami a vízben lejátszódó reakcióhoz kell. Nincs szükség külön akkumulátorra.

MEGÉPÍTÉS LÉPÉSRŐL LÉPÉSRE ÁLTALÁNOS LÉPÉSEK: 1. Kössél be a hengerfejbe egy hőmérőt és mérd meg a jelenlegi (benzines) üzemmód normális hőmérsékletét (csak későbbi összehasonlításra). 2. Építsd meg és teszteld le a vezérlő elektronikát. 3. Építsd meg és teszteld le az ionizáló tartályt (pl. mérd meg a kimenő gáz nyomását). 4. Építsd be a víztartályt, a vezérlő elektronikát, az ionizáló tartályt és a pumpákat. 5. Indítsd el a motort és állítsd be a vezérlő elektronikát a legjobb teljesítmény elérésére.

34

6. Építsd be a rozsdamentes acélból készült szelepeket és a dugattyút/hengert vond be kerámiával. 7. Vond be a kipufogórendszert (a katalikus konverteren kívül) kerámiával, vagy hagyjad, hogy a kipufogórendszer teljesen elrohadjon és azután cseréld ki rozsdamentes acélból készültre.

SZÜKSÉGED LESZ: · Műanyag víztartályra, mely pumpát és szintjelzőt tartalmaz · Vezérlő áramkörre, vezetékekre, csatlakozókra és epoxy ragasztóra · Ionizáló tartályra elektródákkal és távtartókkal · 3/8"-os rozsdamentes acélból készült hajlékony csőre, rögzítőkre és szorító bilincsekre · porlasztó illesztő berendezésre - nyomást, hengerfej hőmérsékletét és szintet mérő műszerekre · rozsdamentes acélból készült szelepekre · réz elágaztatókra · a cilinder és szelepek kerámiás felületkezelésére · rozsdamentes acélból készült vagy kerámiás felületkezelt kipufogórendszerre

ALAPVETŐ SZERSZÁMOK: · fúró, csavarhúzó és fogó · lyukvágó · vezeték blankoló fogó, forrasztópáka és lemezvágó · Multiméter és oszcilloszkóp

35

IONIZÁLÓ TARTÁLY Építsd meg az ábrán látható módon. Vegyél egy 4"-os PVC cső darabot, melynek egyik végét lecsavarható menetes zárókupakkal zárjuk le, míg a másikat fixen zárjuk. Úgy állítsad be a vízszintjelzőt, hogy a víz mindig jól ellepje az elektródákat, de maradjon elég hely az ionizáló felső részén a fejlődő hidrogén/oxigén gázok számára is. Használj rozsdamentes acélból készült vezetékeket vagy olyant, amin védő szigetelés van. Kívül szigetelt vezetékeket használj. Győződj meg arról, hogy az epoxy jól szigetel mindenhol. Ha nem, akkor még használj egy réteg nyomásálló vízhatlan szilikont. A lecsavarható kupaknál is alkalmazhatsz szilikon szigetelést. Azért kell lecsavarhatónak lennie, hogy időnként ellenőrizhesd az elektródákat. A két rozsdamentes acélból készült elektróda között hagyjál 1-5 mm-es rést. A lentebb utalt irodalom szerint minél közelebb van a két elektródacső távolsága az egy milliméterhez, annál jobb. Az ionizáló cső szintjelzőjét ellenőrizd még azelőtt, hogy epoxyval töltöd fel a zárókupakot. A vezetékeket szépen, erősen és biztonságosan forraszd az elektródákhoz, majd szigeteld le vízhatlan szigetelővel, például ugyanazzal az epoxyval, amivel a csöveket a lecsavarható kupakhoz erősítetted. Ennek az epoxynak vízállónak kell lennie és jól össze kell tudnia tartani a műanyagot a fémmel nyomás alatt is. Az ionizáló cső szintjelzőjét ellenőrizd még azelőtt, hogy epoxyval töltöd fel a zárókupakot.

VEZÉRLŐ ÁRAMKÖR Az alábbi ábrákon a vezérlő áramkör működési elvét és a kapcsolási rajzot láthatod, mely ennek a mini rendszernek az irányítását végzi. Az áramkör négyszöghullámokat állít elő, melyek úgy rezegtetik az elektródákat, mint egy hangoló villát. Ezt egy oszcilloszkópon is megláthatod. A szakirodalom a következőket mondja: minél gyorsabban akarsz menni az utakon, annál "kövérebb" impulzusokat kell az ionizáló elektródáira vezetned. Az impulzus szélessége 90% (max. sebesség) és 10% (min. sebesség) között ingadozhat. Nincs semmi titokzatos abban, hogyan lehet az impulzusokat előállítani. Sokféle módja van, a bemutatott kapcsolási rajz egyike ezen módszereknek. A kapcsolás NE555-ös IC-t használ erre, az 36

impulzus erősítését pedig olyan tranzisztornak kell végeznie, mely biztonságosan működik 12V egyenfeszültségen 1-5 A áramerősség mellet (telített állapotban). Használhatsz más kapcsolást is, ha azt te, vagy a barátod, elektronikai ismeretekkel rendelkező ismerősöd szívesebben használ. Az alkatrészeket, valamint a NYÁK lemezt, IC foglalatot és dobozt is könnyen beszerezheted a hozzád legközelebbi elektronikai szaküzletben. Használj mindenképpen NYÁK (nyomtatott áramkör) lapot és hagyjál helyet a 2-3 mérőműszer csatlakoztatására is. Mivel az ionizálót a motortérben szereled fel, egy csövet kell kivezetned belőle a műszerfalra, hogy a nyomást is figyelni tudjad. Az áramköri kártya kialakítása nem okozhat nehézséget. A vezetékek, diszkrét alkatrészek és IC lábak helyének a felrajzolására speciális öntapadó matricákat ajánlunk. Amint több prototípus is elkészül, további kapcsolási rajzokat is ajánlunk majd. Az ionizáló cső szintjelzőjét ellenőrizd még azelőtt, hogy epoxyval töltöd fel a zárókupakot.

GÁZADAGOLÓ Ha a gázpedál pozícióérzékelővel van felszerelve, keresd meg a kivezetését vagy a számítógépre menő csatlakozóját. Ez az impulzus lehet a bemeneti jel a mi vezérlő áramkörünkre. ( tehát: gázpedál állapot = impulzus szélesség = gáz mennyisége ) Ha nem rendelkezel ilyen bemenő jellel, akkor magadnak kell felszerelned egy forgó potmétert (változtatható ellenállást) a gázpedálra. Ha a porlasztóra szereled a potmétert, akkor győződj meg arról, hogy a potméter rendesen működik a motor üzemi hőmérséklete mellett is. Ne használj valami olcsó potmétert! Olyant vegyél, ami hosszú élettartamú és mechanikai célokra lett kifejlesztve. Biztonságosan erősítsd valami olyan dologhoz, ami nem fog szétesni, mikor rálépsz a pedálra. Szabályozási tartomány. A teljes gázkar TARTOMÁNYÁNAK (üresjárat/max) tudnia kell vezérelni a gáz mennyiségét (vagyis az impulzusok szélességét). Az ellenállás értéke olyan kell legyen, hogy a bemeneten a feszültséget kb. 1-4 V között tudja szabályozni. Ezt a feszültségtartományt fogjuk felhasználni arra, hogy létrehozzuk a 10%-os telítettségű négyszög impulzusokat. Ez a szabadalom a 10-250 KHz közötti frekvenciatartományt használja, de ez nem kötelező.

37

Az itt bemutatott áramkört hangold arra a frekvenciára, amelyen a maximális teljesítményt tudod kihozni a motorból. Használj IC atlaszt annak érdekében, hogy biztosan a helyes lábakat kösd a megfelelő vezetékekhez. Használhatsz foglalatokat a különböző diszkrét alkatrészeknek is, hogy különböző értékű elemeket is kipróbálhassál. Használhatsz a javasolt alkatrészekkel kompatibilis elemeket is. A gázkart elfordítva több energiát ( szélesebb impulzusokat ) juttatsz az elektródákra. Üresjáratban 10%-os az impulzus telítettsége ( 2-100 msec a vízszintes időtengelyen). A kimeneti tranzisztoron a voltmérővel átlagfeszültséget mérhetsz ( A kimenet és föld pontok között). Állítsd be és mérd meg a kimenő áramot, mely 0.5 - 5A között változhat anélkül, hogy a biztosíték kiégne. Ellenőrizd le a csatlakozó vezetékeket az ellenállásmérővel. A legjobb módszer az, ha a szabályozó potmétereket is a NYÁK lapra tesszük, majd az optimális értéket jelöljük meg rajta valamilyen festékkel. A LED-ek arra valók, hogy egy gyors ellenőrzést hajthassál végre a "teremtményeden". Az ionizáló cső szintjelzőjét ellenőrizd még azelőtt, hogy epoxyval töltöd fel a zárókupakot.

PORLASZTÓ/BEFECSKENDEZŐ CSATLAKOZTATÁSA Az ábra azt is mutatja, hogy bizonyos illesztések kellenek a porlasztóhoz /befecskendezőhöz. Készen kapható eszközöket is használhatunk erre a célra. Szükségszerűen szigetelni kell a csatlakozó nyílásokat és az egyirányú levegő bevezetést is meg kell oldani. A rézháló megakadályozza az esetleges begyulladást az ionizáló tartályban. Győződj meg arról, hogy minden cső és csatlakozás jól szigetelve van és az üzemi nyomáson se eresztenek. Az új "rendszered" akkor működik helyesen, amikor a maximális teljesítmény mellett a hőmérséklet és a gázáramlás minimális, miközben a biztonsági szelep még nem lép működésbe.

HFH ( vagy KGH ) Ellenőrizd a motor hőmérsékletét a HFH ( hengerfej hőmérséklet ) vagy a KGH ( kipufogógáz hőmérséklet ) mérésével. Használj saját hőmérőt, ne a beépítettet (ha van egyáltalán ilyen). A meglévő hőmérők túl lassan reagálnak és nem figyelmeztetnek a túlmelegedésre, még mielőtt meggyulladna valami. Győződj meg arról, hogy a motor hőmérséklete nem haladja meg a benzinüzemi hőmérsékletet. A platinából készített érzékelőt a gyújtógyertya és a dugattyú közé 38

helyezd el. Győződj meg arról, hogy az érzékelő felülete valóban tiszta (mivel ez is egy elektromos felület).

MOTOR/KIPUFOGÓ KEZELÉSE A szelepeket cseréljed le rozsdamentes acélból készültekre és a hengereket / dugattyúkat amilyen gyorsan csak lehet vonjad be kerámiával, miután sikeresen átalakítottad és letesztelted az autódat. Ezzel ne késlekedj, mivel ezek az alkatrészek rozsdásodni fognak. A meglévő kipufogórendszert nem muszáj rögtön kicserélned, ha nem akarod, hanem hagyd elrozsdálódni és csak azután kérd meg valamelyik autószerelő ismerősödet, hogy cserélje ki azt rozsdamentes acélból készültre (ekkor a katalizátorra már nem lesz szükséged). De könnyebb és egyszerűbb, ha a meglévő kipufogórendszert bevonatod kerámiával majd visszaszereled.

ÁLTALÁNOS TUDNIVALÓK 1. Ne dobjál vagy szereljél ki semmilyen alkatrészt a jelenlegi benzinüzemű rendszerből (tehát a benzintankot, porlasztót, befecskendezőt, katalizátort stb.) A legjobb, ha meghagyod a lehetőséget a visszavonulásra. Néhány ember érintetlenül hagyja a benzines rendszert és egy csappal tud váltani a két rendszer között. 2. Állítsd be a gázadagoló áramkört úgy, hogy üresjáratban minimum, maximális teljesítménynél pedig maximum gáz fejlődjön anélkül, hogy a biztonsági szelep működésbe lépne. Így tudod szabályozni azt, hogy milyen sűrűségű keverék áramoljon a hengerekbe ( tehát a "legdúsabb" az optimális impulzusfrekvenciánál). 3. Ha nem tudsz elegendő teljesítményt elérni semmilyen beállítással sem, akkor a következőket teheted · Változtasd meg az impulzusok frekvenciáját · Változtasd meg az elektródák közti rés nagyságát · Változtasd meg (növeld) az elektródák méretét 39

· Növeld meg az elektródákra jutó feszültséget (legutolsó sorban) Mindig olyan kimeneti MOSFET tranzisztort használj, ami bőven elviseli a neked szükséges üzemi feszültséget és áramerősséget. Nos, igen. Egy kicsit játszadoznod kell a beállítással. De nem ez az érdekes az egészben? 4. Ha a motorban az égést hangos kopogás kíséri (és nem lehet az időzítéssel ezt megszűntetni), akkor egy tekercset kell az ionizálóba beépítened, melyet egy kiegészítő áramkör hajt meg ( kb. 19 Hz-es). Ezt mutatja a következő ábra Ez lelassítja az égés sebességét annyira, hogy a gáz a hengerben ég csak el, nem korábban. A NYÁK lapra szerelt potméterrel tudod beállítani ennek a második impulzusnak az erősségét. Ez egy rozsdamentes acél tekercs, melyen 1500 menet van (vékony drótból). Ezt úgy helyezd el, mint egy fánkot a központi elektródacső körül ( de ne érjen hozzá egyik elektródához sem), közvetlenül az 15 mm-es cirkulációs rés fölé. Nem akarjuk, hogy az adagoló bármilyen beállításánál a motor kopogjon. A célunk az egyenletes teljesítmény, melynek során a teljes beadagolt hidrogén elég a hengerekben. 5. Az ionizáló legyen elég magas, de ne annyira, hogy nehéz legyen beépíteni a műszerfal közelébe vagy a motortérbe. Ebben az esetben gond nélkül meg tudod növelni az elektródák méretét, ha erre szükség lenne. Figyelj arra, hogy a motortérben mindennek vibráció és hőállónak kell lennie! 6. Ha fémen keresztül kell lyukat fúrnod a vezetékek vagy mérőműszerek számára, ügyelj arra, hogy ne karcold meg a felületet. Mindig figyeld az ionizálóban lévő nyomást, mely 15-25 psi (1-1,7 bar) alapjáraton és 30-60 psi (2-4 bar) teljes gáznál. Állítsad be a biztonsági szelepet 75 psi-re (5 bar) és győződj meg arról, hogy az ennél jóval nagyobb nyomásra van méretezve. 7. Azonnal kapcsold KI a tápfeszültséget, ha bármilyen rendellenességet észlelsz. A motor akkor lesz hosszú élettartamú, ha a maximális teljesítmény mellett minimum hőt termel. Ezt a fő gázáram csökkentésével és/vagy a vízgőzzel való hűtéssel érhetjük el. Ezt mutatja be a következő ábra. Mérjed a fogyasztást és tartsd karban a rendszert. Legyen mindig tiszta a motor. Takarítsál meg pénzt, tisztítsd a levegőt, gyógyítsd a bolygónkat, élvezd az autózást, mond el a barátodnak, örülj a szabadságodnak és az önkifejezésednek. 8. Nincs dokumentált leírása annak, hogyan lehetne az adagolórendszert üzemanyagbefecskendezővel tökéletesíteni. Talán Te fogod ezt megtenni, miközben a működő prototípusodon kísérletezgetsz. Például szigoríthatod a hidrogén/oxigén befecskendezést úgy, hogy az nem 40

tartalmaz vízgőzt, mivel az elősegíti a befecskendező rozsdásodását. Ha a motor és hengerfej hőmérséklete a probléma, akkor a befecskendezőt is bevonhatod kerámiával. De mindig ott a lehetőség, hogy az üzemanyag-befecskendező rendszert lecseréld közönséges porlasztóra. 9. Ha beszereled a vízgőz rendszert (az alacsonyabb üzemi hőmérséklet / nyomás elérésére ), akkor hígítanod kell a gáz/víz keveréket a minimális gázáramlás érdekében a gázpedál bármely állapotában (üres/max). Győződj meg arról, hogy üresjáratban a gázáramlás minimális, de ez még elegendő kell legyen a maximális teljesítménynél is. Ez elvégzi a hűtési munkát anélkül, hogy az égés folyamata megszűnne. 10. Ha nem találsz 1-5 mm-es rozsdamentes acélcső kombinációt az elektródáknak, akkor még mindig visszatérhetsz az egymást váltogató +/- elektródalemezek használatához. 11. Ha a rendszered fagyásgátlását is szeretnéd megoldani, akkor: · Adjál a vízhez 98%-os isopropyl alkoholt és szabályozd be ennek megfelelően az impulzusok frekvenciáját · Szerelj be elektromos fűtőberendezést 12. Ne hagyd, hogy bárki is lebeszéljen az álmaidról, a szabadságodról, a függetlenségedről vagy az igazadról!

FELHASZNÁLT IRODALOM Stephen Chambers 'Apparatus for Producing Orthohydrogen and/or Parahydrogen' US Patent 6126794, uspto.gov Stanley Meyer 'Method for the Production of a Fuel Gas' US Patent 4936961, uspto.gov Creative Science & Research, 'Fuel From Water', fuelless.com Carl Cella "A Water-Fuelled Car" Nexus Magazine Oct-Nov 1996 Peter Lindemann "Where in the World is All the Free Energy", free-energy.cc 41

George Wiseman "The Gas-Saver and HyCO Series" eagle-research.com C. Michael Holler "The Dromedary Newsletter" and "SuperCarb Techniques" Stephen Chambers "Prototype Vapor Fuel System" xogen.com

42

Villanyautók

Bevezető

A benzines vagy dízel autónkat átalakíthatjuk elektromos meghajtásúvá, azaz villanyautóvá. Ehhez sokkal több mindent kell tennünk, mintha azt "csak" vízmeghajtásúvá alakítanánk át, viszont az egyik legnagyobb problémát, azaz a rozsdásodást ezzel egy csapásra megoldottuk, továbbá számos nagyszerű előnyhöz is jutunk: nem kell többé a fagyállóval vesződni, nincs hűtőfolyadék, nincs olajcsere, a motortér állandóan tiszta marad, szinte zajtalanul jár az autónk és egyáltalán nem szennyezi a környezetét. A következő oldalakon először a villanyautók történetével ismerkedhetsz meg, majd az autód átalakításához kapsz sok hasznos tanácsot. Ezután az egyenáramú villanymotorok működési elvével és a motor kiválasztásának a kritériumaival ismerkedhetsz meg, majd pedig a motorok vezérléséről olvashatsz. A sort az akkumulátorok típusának és mennyiségének a meghatározása zárja. Kezdjük hát egy kis történelemmel!

A villanyautók története

Talán kevésbé ismert, hogy az 1900-as években az autók túlnyomó többsége elektromos meghajtású volt. A meghajtást egy egyenáramú villanymotor végezte, az energia forrásául pedig akkumulátor szolgált, melyet éjszakánként fel lehetett tölteni, s másnap ismét üzemképes volt az autó.

43

1. ábra. 1915-ös Detroit Electric

Abban az időben a doktorok pl. villanyautóba pattantak, mikor beteghez hívták őket, de a nagyvárosok különböző szolgáltatói is villamos meghajtású járműveken közlekedtek, pl. villamos járgánnyal hordták ki a tejet, a kenyeret.

2. ábra. Walt Disney kedvenc villanyautója

A villanyautók kb. 1915-ig járták a városok utcáit, utána viszont teljesen feledésbe merültek ezek a csendes és nagyon környezetbarát jószágok. Ez két okra vezethető vissza: Az egyik ok az, hogy a villanyautók egy töltéssel maximálisan 100-150 km-t tudtak megtenni.

44

A villanyautók lehanyatlásának másik oka a viszonylag alacsony sebesség volt. A 70-80 km/h-s sebesség azonnal tönkre tette volna az akkumulátorokat, és az 50 km/h-s sebességet is csak pár pillanatra tudták elérni. 1900 és 1910 között az átlagos utazó sebesség 30 km/h körül mozgott. Az egyenáramú motorok használata azért volt általános abban az időben, mert a táplálást akkumulátorokról biztosították, amik egyenáramot szolgáltatnak. Természetesen már akkor is ismertek voltak a DC/AC átalakítók, de a méreteik túl nagyok voltak ahhoz, hogy elférjenek az automobilokban. Emlékezzünk, az 1900-as évek elejéről van szó! Ne feledkezzünk meg azonban a villanyautók előnyeiről se. A villanyautók karbantartása a minimumra csökkenthető, hiszen olaj illetve kenőzsír csak a csapágyak kenéséhez kell. Megszabadulunk az olajcseréktől, nem kell a hűtőventillátorokat tisztítani és a hűtőfolyadékot utántölteni, nincs üzemanyag pumpa, vízpumpa, nincsenek porlasztó gondok, nincs rozsdásodó kipufogó és hangtompító dob, szinte teljesen hangtalanul üzemel és a legfontosabb, hogy semmilyen káros anyagot nem bocsát ki az autó. Ezek olyan előnyök, amikért megéri az autónkat átalakítani villanyautóvá. Az a két hátrány, amiről a fenti sorokban szó volt, a mai technikai színvonal mellett viszonylag könnyen kiküszöbölhető. Sőt, egy megoldás már a múltban is létezett. Nikola Teslának is volt egy híres villanyautója, mely egy 1930-as gyártmányú Pierce Arrow típusú villanymotorossá átalakított luxusautó volt.

3. ábra. Tesla 1930-as gyártmányú Pierce Arrow típusú villamossá átalakított luxusautója

45

Az autóból a belsőégésű motort eltávolították, csak a sebességváltót, a fogaskerekeket és az erőátviteli rendszert hagyták meg. A benzinmotor helyére egy kerek, teljesen zárt, kb. 1 m hosszú és 0,65 m átmérőjű villanymotort szereltek, mely előtt egy hűtő ventillátor helyezkedett el. Természetesen a gyújtáselosztó sem kellett. Tesla nem árulta el, hogy ki gyártotta le a villanymotort, de nagy valószínűséggel a Westinghouse egyik részlegében készítették. Az autó szinte teljesen zajtalanul járt. A villanymotor tápforrását egy 12 elektroncsövet tartalmazó fekete doboz biztosította, mely elfért a kesztyűtartóban. Az "energiavevőt" Tesla maga készítette 60 cm * 25 cm * 15 cm méretben. A dobozhoz egy 1,8 m hosszú antenna csatlakozott, ezen kívül két darab, kb. 10 cm hosszú, vastag rúd állt ki belőle. Tesla behangolta a "dobozt" a megfelelő frekvenciára és a levegőből 240 V-ot vezetett az autóba. A 80 LE-s villanymotor maximális, 1800/perces fordulatszáma mellett az autó végsebessége 145 km/h volt, és minden paramétere jelentősen túlszárnyalta az akkori belsőégésű motorokkal hajtott járműveket. Az energiát egy villamos erőmű sugározta. Mint Tesla elmondta, ez az energia mindenki számára elérhető lenne. J. P. Morgannak, a mecénásnak azonban nem tetszett az ötlet, mivel nem volt hová tenni a fogyasztásmérőt, ezért abbahagyta a projekt finanszírozását és az energia forrásául szolgáló Erősítő átvivő tornyot lebontották.

A villanyautók történetéről és a Tesla féle villanyautóról az információkat innét és innét ollóztam ki.

A következő oldalon a villanyautók átalakításával kapcsolatban olvashatsz sok hasznos dolgot.

Villanyautók átalakítása

46

Utolsó frissítés dátuma: 2006 március 28. A

villanyautókban

lehet

egyenáramú

és

váltóáramú

motorokat

is

használni, mivel a jelenlegi elektronikus vezérlők segítségével már szinte azonos szintre lehet hozni a különböző villanymotor típusok

hatásfokait.

Ugyanakkor

a

váltóáramú

motorok

vezérlése

jóval összetettebb, mint az egyenáramúaké, ezért a továbbiakban csak az egyenáramú motorokról lesz szó. Ha azonban érdekelnek a váltóáramú

motorok

is,

akkor

ezekről

itt

olvashatsz.

(A

generátorok motorokként is üzemelhetnek és viszont.) A motorok a legkülönbözőbb méretekben kaphatók, de mind egy célt szolgálnak: az elektromos energiát mechanikai energiává alakítják. A DC motorok olyan motorok, melyek táplálásához egyenáramra van szükség. Az elektromos motorok a legkényelmesebb forrásai a mozgatóerőnek. Csöndesek és tiszták, azonnal beindulnak és lehetnek olyan kicsik, hogy egy órát működtessenek, vagy olyan nagyok, hogy a világ leggyorsabb villanyvasútjait is hajthatják.

Az egyenáramú motor felépítése és működési elve Különböző fajta egyenáramú villanymotorok léteznek, de a működési elvük ugyanaz. Ennek megértését segíti a következő ábra.

47

1. ábra. Az egyenáramú motor működési elve

Az egyenáramú motor állandó mágnesekből áll, melyek között egy vezeték (tekercs) található. Ahhoz, hogy a vezeték alkotta hurok elforduljon, a két végét egyenáramú áramforrásra kell kapcsolni, de úgy, hogy közben a vezeték elfordulhasson a saját tengelye körül. Ahhoz, hogy ez megoldható legyen, a vezető hurkot un. kommutátorra csatlakoztatjuk, melyhez érintkező kefék kapcsolódnak. A kefék biztosítják az elektromos csatlakozást a kommutátorral, miközben az forog, így folyamatos a kapcsolat a vezető hurok és az áramforrás között. A hurokban folyó elektromos áram mágneses mezőt hoz létre, mely kapcsolatba lépve az állandó mágnes mezejével a hurkot elforgatja. Egy szemléletes, Java-ban írt demonstrációt láthatsz itt. Az egyenáramú villanymotorok tulajdonságait leíró paraméterek a nyomaték, a teljesítmény és a sebesség. Ezeket vizsgáljuk meg egy kicsit közelebbről a következő sorokban.

A nyomaték

48

A nyomaték fogalmát olyan erők esetében használjuk, mikor azok forgató hatást fejtenek ki. Nyomatékot fejtünk ki pl. a régebbi telefonok tárcsázásakor, lyukak fúrásakor vagy pl. egy csavar becsavarásakor.

2. ábra. A nyomaték

Mint a 2. ábrán látjuk, a nyomaték a szerszám végére kifejtett függőleges irányú erő hatására jön létre. Ez az F erő a szerszámot az O pont körül fordítja el. A lefelé irányuló erőt felbonthatjuk sugárirányú (Frad) erőre, mely párhuzamos a szerszám erőkarjával, és érintő irányú erőre (Ftan), mely merőleges a szerszám erőkarjára. A sugárirányú erő nem vesz részt a nyomatékban, ellentétben az érintő irányú erővel. Az O pont és az F hatóerő közötti távolságot irányvektornak (r) nevezzük. Az erőkar nyomatéka (l) az O pont és az F erő közötti "derékszögű" távolság. Ha lecsökkentjük az erőkar nyomatékát azáltal, hogy az erőt az O ponthoz közelebb fejtjük ki, akkor a szükséges nyomaték növekszik.

49

3. ábra. A kerékre kifejtett nyomaték

A nyomaték meghatározásának képlete: N = F * r * sin()

A sebesség Az egyenáramú motorok olyan eszközök, melyek az elektromos energiát forgató mozgássá alakítják át. Mikor adott feszültséget kapcsolunk a motorra, akkor az adott sebességgel forog. A forgási sebességnek vagy más néven szögsebességnek () a mértékegysége fordulat/másodperc vagy fordulat/perc. A szögsebességből () meghatározhatjuk az érintő irányú sebességet a forgó test bármelyik pontján a következő képlettel: v = r * ahol: 

v - az adott ponton mért érintő irányú sebesség



r - a forgás középpontjától mért távolság



 - a szögsebesség

4. ábra. A szögsebesség 50

Ez az egyenlet csak állandó sebesség esetén használható.

A teljesítmény A forgó mozgás teljesítményét a következő képlettel határozhatjuk meg: P = N *  ahol: 

P - a forgómozgás teljesítménye



N - a nyomaték



 - a szögsebesség

Az egyenáramú motor karakterisztikái Az egyenáramú motorok tervezésekor tisztában kell lennünk a motor karakterisztikáival. Minden motor rendelkezik egy Nyomaték/Sebesség görbével és egy Teljesítmény görbével.

Nyomaték/Sebesség görbe A következő ábra az egyenáramú motor Nyomaték/Sebesség görbéjét ábrázolja.

51

5. ábra. Az egyenáramú motor Nyomaték/Sebesség görbéje

Vegyük észre, hogy a nyomaték fordítottan arányos a motor tengelyének sebességével. Más szavakkal egyfajta egyezségre kell jutnunk, hogy mekkora nyomatékot szeretnénk levenni a motorról és hogy mekkora sebességgel kell forognia a motornak. Az egyenáramú motorok két legjellemzőbb tulajdonsága az 5. ábrán látható görbe két szélsőértéke: 

Az indító nyomaték (s) az a nyomatékérték, ahol a nyomaték maximális, de a tengely még nem forog



Az üresjárati sebesség (n) a motor maximális sebessége, ahol a motor már nem fejt ki nyomatékot

A görbe ennek a két szélsőértéknek az összekötésével rajzolható fel, melyek egyenlete felírható a nyomaték és a szögsebesség nézőpontjából: = s-*s/n  =(s-)*n/s Feljebb meghatároztuk, hogy a teljesítmény a nyomaték és a szögsebesség szorzata, ami megfelel a Nyomaték/sebesség görbe alatti négyzetnek. Ezt mutatja a következő három ábra.

52

6. ábra. Kis teljesítmény

7. ábra. Maximális teljesítmény

53

8. ábra. Kis teljesítmény

A nyomaték és a sebesség közötti fordított arányosság miatt a maximális teljesítményt akkor kapjuk meg, mikor  = 1/2 *n és  = 1/2 * s.

Teljesítmény/Nyomaték és Teljesítmény/Sebesség görbék A nyomaték és szögsebesség számításait a teljesítmény meghatározásának képletébe behelyettesítve láthatjuk, hogy az egyenáramú motor teljesítménye egy másodfokú egyenletet ad. P()= -(Ns/n)*2+Ts* P(N)= -(n*Ns)*N2+n*N Ezek a kifejezések megint csak azt mutatják, hogy a maximális kimeneti teljesítményt akkor kapjuk meg, mikor  = 1/2 *n és  = 1/2 * s.

54

9. ábra. Teljesítmény/Sebesség és Nyomaték/Sebesség görbék

Az anyagot angol nyelven itt találod.

Külső gerjesztésű villanymotorok A nagyobb teljesítményű egyenáramú motorok már nem állandó mágneseket használnak, mivel a nagy teljesítményfelvételek mellett az állandó mágnesek lemágneseződnének. Ezért célszerű az állórész mágneses mezejét is inkább tekercsekkel létrehozni. Háromféle kapcsolás létezik: 

Mellékáramkörű (párhuzamos) kapcsolás - Ez a motor egyenletes sebességgel forog, függetlenül a terheléstől. Olyan ipari alkalmazásokban használjuk ezt a kapcsolást, ahol az indításkor nem szükséges nagy nyomaték.

55

10. ábra. Mellékáramkörű kapcsolás

11. ábra. A mellékáramkörű kapcsolás Nyomaték/Sebesség görbéje



Főáramkörű (soros) kapcsolás - Ennek a motortípusnak a fordulatszáma a terhelés növekedésével automatikusan csökken. A soros motorokat azokban az esetekben használjuk, mikor az indításkor nagyon nagy nyomatékot kell kifejteni, azaz mikor valamilyen nehéz testet kell mozgásba lendíteni (pl. liftnél vagy villanyautónál stb.) A soros motorokat sohasem szabad terhelés nélkül beindítani, mivel ekkor a motor sebessége olyan mértékre gyorsulhat, hogy az tönkreteheti a motort.

12. ábra. Főáramkörű kapcsolás

56

13. ábra. A főáramkörű kapcsolás Nyomaték/Sebesség görbéje



Vegyes áramkörű kapcsolás - Ez a mellék- és főáramkörű kapcsolás kombinációja. A kapcsolás karakterisztikája a kombináció módjának függvényében változhat. Az ilyen motorokat rendszerint ott használják, ahol az indításkor nagy nyomatékot kell kifejteni, de az állandó sebesség is fontos.

Az információt angol nyelven itt olvashatod.

A villanymotor kiválasztása A villanyautóban a legcélszerűbb a soros kapcsolású egyenáramú motorok használata. Egy tipikus, villanyautókban használt villanymotor képét a következő ábrán láthatod.

14. ábra. Az FB1-4001A típusú motor metszete

Az egyenáramú motorok teljesítménye egyenes arányban van a rákapcsolt feszültséggel és a tekercsekben folyó árammal. Ezt a következő képlettel tudjuk meghatározni: PLE = U * I *  / 746 A következő táblázatban néhány villanyautóban használt villanymotor teljesítményét láthatjuk lóerőben kifejezve.

57

Típus

Feszültség 72 V

96 V

8 LE

10 LE

L91-4003

12 LE

14 LE

X91-4001

10 LE

203-06-4001A FB1-4001A

A00-4009

24 V 36 V

48 V

60 V

2 LE 4 LE

6 LE

10 LE

5 LE

6 LE

K91-4003

108 V

120 V

144 V

12 LE

14 LE

16 LE

20 LE

16 LE

19 LE

22 LE

26 LE

18 LE

21 LE

23 LE

26 LE

30 LE

1. táblázat. A különböző típusú DC motorok teljesítménye a feszültség függvényében

A belsőégésű motorok esetében a maximális teljesítményt szokták megadni LE-ben, a villanymotoroknál pedig a folyamatosan leadni képes teljesítményt. Ebből kiindulva nagyon jó közelítéssel meghatározhatjuk a szükséges villanymotor típusát, egyszerűen csak osszuk el 1,6-del a robbanómotor teljesítményét. Tehát: Pvill = Prob / 1,6 Ha például az átalakítandó autó robbanómotorjának a (csúcs)teljesítménye 45 LE, akkor az átalakításhoz szükséges villanymotor teljesítménye: Pvill = 45 LE / 1,6 = 28,1 LE Ezek szerint erre a célra megfelel a 203-06-4001A, de még jobb az FB1-4001A típusú motor. (lásd az 1. táblázatot) Az áramerősséget növelve nem túl hosszú ideig, azaz kb. 3-5 percig a villanymotorok a névleges teljesítményüknek le tudják adni akár a másfélszeresét, nagyon rövid ideig pedig akár több mint a háromszorosát is. Ezek szerint az FB1-4001A típusú motor pár percig 45 LE-t is tud produkálni, pl. emelkedők esetén vagy gyorsításkor, de kb. 20-30 másodpercig akár 100 LE-t is le tud adni. Mivel ekkor megnöveltük a motoron keresztülfolyó áram erősségét, azon kívül, hogy ezzel csökkentettük az egy töltéssel megtehető km-ek számát, még a motor is nagyon melegszik. Ha hosszú ideig terheljük túl a motort, akkor az tönkre is mehet (megfelelő hűtés hiányában). A következő táblázatban a motorok fordulatszámait tekinthetjük meg. 58

Típus

Fordulatszám

A00-4009

1500 - 4000 / perc

K91-4003

1500 - 4000 / perc

L91-4003

1500 - 4000 / perc

X91-4001

700 - 5000 / perc

203-06-4001A

1700 - 4800 / perc

FB1-4001A

1000 - 5000 / perc

2. táblázat. A motorok fordulatszáma

Mint látjuk, ezek a fordulatszámok közel megegyeznek a belsőégésű motorok fordulatszámaival, tehát meghagyva a sebességváltót az autónk sebessége is a megszokott marad, bár a gyorsulási képessége jobb lesz. Az itt látható adatokat egy amerikai cég honlapjáról vettem (lásd itt), akik kizárólag villanyautók és villanyhajók átalakításához árulnak alkatrészeket és segítenek a számítások, tervezések elvégzésében is.

Az itt következő táblázatba írd be, hogy hány LE-s belsőégésű motor van az átalakítandó autódba s megkapod a javasolt villanymotor teljesítményét. Jelenlegi teljesítménye LE

motor Javasolt

villanymotor

teljesítménye 0 LE = 0 kW

3. táblázat. Az ajánlott villanymotor teljesítménye A következő táblázatban add meg a kiválasztott villanymotor jellemzőit. Ezekre az adatokra a következő oldalaknál lesz szükségünk. A villanymotorok száma lehet egynél több is, ekkor úgy számoljuk, hogy azok párhuzamosan vannak kötve, vagyis a feszültség állandó marad, de a teljesítmény annyiszorosára növekszik, ahány motort szeretnél használni. Több motor esetén az egy motorra jellemző teljesítményt kell beírni a második sorba.

59

A villanymotor típusa: A villanymotor teljesítménye:

LE

A villanymotor max. feszültsége:

V

A villanymotor max. fordulatszáma:

1/perc

A villanymotorok száma:

db

Írd be az általad kiválasztott villanymotor típusát! 4. táblázat. A kiválasztott villanymotor(ok) jellemzői

Az egyenáramú motorok szabályozása

A következő oldalon a DC villanymotorok vezérlésével ismerkedhetsz meg.

Az

egyenáramú

szerkesztett

villanymotorok

elektronika

sebességét

szabályozza.

egy

Készen

erre is

a

célra

kaphatsz

az

igényeidnek megfelelő teljesítményben és kivitelben vezérlőt, de ha az áraik elkedvetlenítettek, akkor ezen az oldalon megtudhatod, hogyan építhetsz magad is egy motorvezérlő áramkört. Egy kereskedelemben kapható átlagos villanymotor vezérlő a következő funkciókat látja el: 

PWM feszültségszabályozás - A motor fordulatszámát szabályozza



Túláram védelem/Rövidzár védelem - lekorlátozza a motorra jutó áram értékét, ezáltal csökkenti az áramfelvételt. Ez védi a motort és a vezérlő teljesítmény fokozatát az esetlegesen túl nagy áramoktól.



Visszatápláló üzemmód - Mikor a villanyautó lejtőn gurul, vagy mikor fékezünk, a villanymotor áramgenerátorként működik. Az így termelt áramot visszavezethetjük az akkumulátorokra, hogy a felhasznált energia egy részét pótolhassuk.



Hőkapcsoló - Ha a vezérlő teljesítmény fokozatának hőmérséklete vagy a villanymotor hőmérséklete elér egy kritikus értéket, akkor a vezérlő kikapcsol.

60



Túlfeszültség védelem - Ha az akkumulátorok feszültsége meghaladja a megengedett felső határt, akkor azt a feszültséget leszabályozza a megengedett értékre.



Mélykisülés védelem - Ha az akkumulátorok feszültsége túl alacsony értékre esik le, akkor lekapcsolja a vezérlő a motort az akkumulátorokról.



Ellentétes polaritás védelem - Ha az akkumulátorokat ellentétes polaritással kapcsoljuk a vezérlőre, akkor az nem kapcsol be.



Bekötés védelem - A különböző csatlakozók és dugaszaljak eltérő formájúak, ezáltal nem lehetséges azok felcserélése.



Számítógépes csatlakozás - A vezérlőt egy számítógéphez csatlakoztatva a különböző funkciókat tetszés szerint programozhatjuk.

A következőkben ezeket a funkciókat vizsgáljuk meg részletesebben.

PWM feszültségszabályozás Mikor az egyenáramú motor közvetlenül (azaz vezérlő nélkül) kapcsolódik az akkumulátorhoz, akkor a csatlakozás pillanatában hatalmas áramokat vesz fel. Ez az áramtüske azért jön létre, mert a motor, ha azt forgatjuk, generátorként működik, s a generált feszültség egyenes arányban áll a motor sebességével. A motoron átfolyó áram erősségét az akkumulátor feszültsége és a generált feszültség közötti különbséggel szabályozhatjuk. A generált feszültséget visszaható elektromotoros erőnek (EME) nevezzük. Mikor a motor rákapcsolódik az akkumulátorra (még mindig vezérlő nélküli kapcsolatról van szó), akkor nincs visszaható EME, azaz az áramot csak az akkumulátor feszültsége, a motor ellenállása és induktivitása, valamint az akkumulátor belső ellenállása határozza meg. A motor sebességét szabályozó vezérlő használata esetén a motort tápláló feszültséget szabályozni tudjuk. Az indításkor, azaz mikor a motor sebessége nulla, a vezérlő nem fog feszültséget kapcsolni a motorra, így az áramerősség is nulla lesz. Miközben a motor sebességszabályozója növeli a feszültséget, a motor elkezd forogni. Először kicsi a motorra kapcsolt feszültség, így az áram erőssége is alacsony lesz, de ahogy a vezérlő egyre nagyobb feszültséget kapcsol a motorra, úgy növekszik az áramerősség és a motor visszaható EME-je is. Ennek eredményeként az induláskor fellépő áramtüskét megszűntettük és a gyorsítás is egyenletes lesz. A legegyszerűbb módszer az egyenáramú motorok fordulatszámának a szabályozására a vezérlő feszültségének a szabályozása: minél magasabb a feszültség értéke, annál nagyobb fordulatszámot 61

igyekszik elérni a motor is. Az esetek többségében azonban az egyszerű feszültségszabályozás nagyon veszteséges módszer, ezért inkább az impulzusszélesség moduláció (Pulse Width Modulation = PWM) használata a jellemző. Az alap PWM módszernél a tápforrás feszültségét kapcsolgatjuk ki/be folyamatosan, ezáltal szabályozva a motorra kapcsolt feszültséget és áramot. A motor sebességét a kikapcsolt és bekapcsolt állapotok aránya határozza meg.

1. ábra. A PWM magyarázata

A PWM vezérlőknél figyelembe kell vennünk, hogy a villanymotor alacsony frekvenciás eszköz. Ennek az az oka, hogy a motor tulajdonképpen egy nagy induktivitás, ezért nem képes felvenni a nagyfrekvenciás energiát. Az alacsony frekvenciák értéke szintén egy ésszerű érték felett kell legyen. Az alacsonyabb frekvenciák ugyan jobban megfelelnek, mint a magasabbak, de a PWM módszer elveszíti a hatékonyságát a nagyon alacsony frekvenciákon. Az alacsonyabb frekvenciákon az impulzus bekapcsolási ideje hosszabb, mint a magas frekvenciákon, így a motoron elég áram tud keresztül haladni minden egyes bekapcsolt impulzusnál. A magasabb frekvenciák akkor használhatók jól, ha egy megfelelően nagy kondenzátort kötünk a motor pólusaira. Enélkül csak nagyon kis áram tudna a motor tekercsén átfolyni, ami nem lenne elegendő a munkavégzésre, ráadásul ez az áram a kikapcsolt állapotban egy ellentétes irányú áramtüskeként disszipálódik a meghajtó diódáin. A kondenzátor integrálja az impulzusokat és egy hosszabb idejű, bár alacsonyabb értékű áramimpulzust hoz létre. Ekkor visszarúgó áramtüske sincs, mert az áram nem szűnt meg. 62

A motor induktivitásának ismeretében meghatározhatjuk az optimális PWM frekvenciát. Próbáld meg tesztelni a motorodat egy 50 %-os kitöltési tényezőjű négyszög impulzussal és figyeld meg, hogyan csökken a nyomaték a frekvencia növekedésével. Ez a módszer segít meghatározni az optimális frekvenciát, ahol a hatásfok a maximális lesz. Természetesen a nagyfrekvenciás PWM rendszerek is használhatók a villanymotorok vezérlésére, hiszen mikor összehasonlítjuk az alacsony- és nagyfrekvenciás rendszereket, akkor két különböző megközelítést használunk és mindkettő helyes. Az alacsony frekvenciáknál mechanikai átlagolást végzünk. Mikor a vezérlő kikapcsolja az impulzust, egy rövid idejű feszültségtüske jelenik meg, melyet a diódák kapnak el, de ezután az átmeneti idő után a motort szabadon forgatja a lendülete és tipikusan egy búgást hallhatunk. Ez a módszer rendszerint kis méretű, alacsony feszültségű motoroknál használható. A nagyfrekvenciás módszernél a motor induktivitása átlagolja az áramot. Ez hasonlít a kapcsoló üzemű tápegységekhez. A diódák sokkal kritikusabbak ebben az esetben, mivel azokon a teljes motoráram átfolyik viszonylag hosszú ideig, hacsak nem használunk ellenfázisú zárást. A nagyfrekvenciás PWM elég érzékeny a motor tulajdonságaira, azaz az induktivitására. A közepes méretű motorok 17-20 kHz-es vagy annál valamivel nagyobb frekvencián működnek. Az információkat innét fordítottam.

A PWM feszültségszabályozásra nagyon sokféle kapcsolás létezik az analóg megoldásoktól kezdve a digitális kialakításig. Mivel a sebességszabályozást manuálisan végezzük a gázpedálra csatlakoztatott potméter segítségével, és mivel nem tervezzük a számítógépes csatlakoztatást hiszen nem igazán van rá szükség a villanyautóban - ezért az analóg megoldást választjuk. Az egyszerűségre törekedve a PWM kapcsolást egy 555-ös időzítő IC-vel oldhatjuk meg. Ezt mutatja a következő kapcsolás.

63

2. ábra. Az impulzusszélesség szabályozó

A kapcsolás ötletét innét vettem. A P1 potméter a gázpedálhoz kapcsolódik, ezzel szabályozzuk az impulzusok kitöltési tényezőjét és ezáltal a motor fordulatszámát. A kapcsolásban szereplő két dióda biztosítja azt, hogy az impulzusok kitöltési tényezője szinte 0 és 100 % között változtatható. Mivel az autóban lévő villanymotor közepes teljesítményű, ezért a frekvencia jelen alkatrészekkel kb. 17 000 és 20 000 Hz közötti értékre van beállítva, A kitöltés változtatása csak kis mértékben hat vissza a frekvenciára. Ha az adott motorhoz tartózó ideális frekvencia ettől eltérne, akkor a C1 kondenzátor kapacitását kell megváltoztatni. (A C1 értékének növelésével a frekvencia csökken.) Az 555-ös IC 7. lábáról vesszük le a PWM jelet egy 1 k-os ellenálláson keresztül. Mivel ez még kis áramot ad le és a feszültség értéke se elég nagy - bár ez motorfüggő - ezért ezt a jelet fel kell erősíteni. Erre a célra MOSFET-eket és FET driver IC-ket használunk. Erről lesz szó a következő sorokban.

Túláram védelem / Rövidzár védelem A nagy áramokra való tekintettel a teljesítmény erősítést MOSFET tranzisztorokkal oldjuk meg, a FET-ek meghajtására pedig olyan meghajtókat választunk, melyek rendelkeznek túláram védelemmel. Ilyen meghajtó IC pl. az IR2121. A MOSFET típusa attól függ, hogy mekkora a motor maximális feszültsége és hogy mekkora áramot kell vezérelni. Egy FET-tel nem lehet megoldani a vezérlést, mivel a szükséges áramerősség jóval meghaladja az egy tranzisztoron átengedhető áramerősség értékét. 64

A következő ábrán a teljesítményerősítő fokozatot láthatod.

3. ábra. A teljesítményerősítő fokozat

A Hk bemenetre a jel a hőkapcsolóról jön, az Abe bementre pedig az akkumulátor mélykisülés elleni védelmét biztosító áramkörről. Ezekről lejjebb még szó lesz. A három darab LED diódának kettős szerepe van: 

Vizuálisan mutatja, hogy miért áll a motor, és



Egy hárombemenetű logikai ÉS kaput alkot úgy, hogy az egyes bemenetek ne hathassanak vissza a másik két bemenetre

A Kpedál szerepe az, hogy mikor teljesen levesszük a lábunkat a gázpedálról, akkor a motorra jutó feszültség értéke biztosan 0 V legyen. Erre azért van szükség, mert a PWM áramkör kimenetén a P1 potméter legszélső állásában sem lesz 0 % a kitöltési tényező, hanem valamilyen nagyon kis értéket vesz fel, azaz a motorra állandóan jutna egy nagyon alacsony értékű feszültség, ami a motort lehet, hogy már nem hajtaná meg, de az akkumulátorokat egy kis értékű állandó áramfelvétellel viszonylag hamar lemerítené. A Kpedál kapcsoló kikapcsolt állapotban van, mikor nyomjuk a pedált, csak akkor kapcsol be, mikor levesszük a lábunkat a pedálról. A Kpedál-nak biztonsági szerepe is van, mivel ha a PWM áramkörnél ismertetett P1 potméter meghibásodik, akkor is elég csak felengednünk a lábunkat a pedálról és a motor már nem is kap táplálást. Az Um értékét a villanymotor típusa határozza meg. A T1 N-csatornás MOSFET kiválasztásakor szintén ezt az Um feszültségértéket vesszük figyelembe, annál legalább 20 %-kal nagyobb értéket kell vennünk. A következő táblázatba írd be a kiválasztott FET paramétereit. 65

FET típusa (neve): Max. megengedett nyitóirányú feszültség (Udss):

V

Max. megengedett nyitóirányú áram 45 °C-on (Id):

A

1. táblázat. A kiválasztott FET adatai A FET-ek számának meghatározásához töltsd ki az 1. táblázat adatmezőit!

Az R1 ellenállás szerepe az IR2121 vezérlő IC számára biztosítani a túláram elérésekor megjelenő jelet. A vezérlő akkor kapcsolja le a MOSFET-ről az impulzusokat, ha a CS lábon a feszültség eléri az Ucs = 0,23 V-ot. Ha pl. azt szeretnénk, hogy a FET-en keresztülfolyó maximális áramerősség 45 A legyen, akkor: R1 = Ucs / Id = 0,23 V / 45 A = 0,005 = 5 m Mivel ezen az ellenálláson már nagy áramok folynak keresztül, ezért megfelelően nagy teljesítményűnek kell lennie: PR2 = Ucs * Id = 0,23 V * 45 A = 10,35 W Az IR2121 IC 3. lábára kötött 1 pF-os kondenzátor határozza meg az IC kikapcsolásának sebességét túláram vagy rövidzár esetén.

A D1 dióda szerepe a PWM impulzusok kikapcsolásakor keletkező feszültségtűk levágása. Nézzük meg, mitől alakulnak ki ezek a feszültségtűk. A 4. ábrán egy tekercs és egy kapcsoló van sorba kötve az akkumulátorral.

66

4. ábra. A villanymotor induktivitásának hatása az áram ki/be kapcsolgatásakor

Mikor a kapcsolót bekapcsoljuk, az áram elkezd folyni, ami a tekercset energiával tölti fel. Mikor a kapcsolót kikapcsoljuk, akkor áram nem folyik a körben, a tekercs pedig leadja az energiáját. De ez nem ennyire egyszerű! A következő ábra azt mutatja, hogyan változik az áram és a feszültség az áramkörben. Az első függőleges piros vonalnál kapcsoljuk be a kapcsolót, aminek hatására a tekercs elkezdi felhalmozni az energiát. A második függőleges piros vonalnál kikapcsoltuk a kapcsolót.

67

5. ábra. Az induktivitás hatása a feszültségre és áramra be- illetve kikapcsoláskor

Mikor a kapcsoló be van kapcsolva, a tekercsen azonnal megjelenik a feszültség, de mivel a tekercsnek induktivitása van, ezért az áram lassabban épül fel, míg végül elér egy állandó értéket, mely a feszültség és a tekercs ellenállásától függ. Mikor a kapcsolót kikapcsoljuk, az áram nem tud tovább folyni, de a tekercs induktivitása még tovább hajtaná az áramot. Mivel azonban az elektronok nem tudnak tovább áramolni, ezért a "feltorlódott" energia feszültség formájában jelentkezik. Ez a feszültségtű egy ívet húz a kapcsoló között, így valósítva meg az elektronok áramát. Ez az ív, amellett, hogy rádiófrekvenciás zavarokat is kelt, még el is égetheti a kapcsoló érintkezőit, mivel a tekercsben felhalmozott energia hővé alakul. Ha kapcsolónak MOSFET-et használunk, akkor ív ugyan nem keletkezik, de ez a feszültségtüske meghaladhatja a FET maximálisan megengedett feszültségét és azt azonnal tönkreteheti. Ennek a hatásnak a kiküszöbölésére használjuk a tekercsel párhuzamosan kötött diódát.

6. ábra. A tekercsel párhuzamosan kötött dióda

Ennek a diódának a hatására a feszültségtű nem jelenik meg, mivel a dióda kinyit és az áram a diódán keresztül visszaáramlik a tekercsbe. Ekkor tehát van egy energiával feltöltött tekercsünk és egy vele sorba kapcsolt diódánk, és ennek a két alkatrésznek adott ellenállása van. Az áram az L/R állandó által meghatározott konstans idő alatt fog lecsengeni, ahol L a tekercs induktivitása, R pedig a tekercs és a dióda ellenállása. A következő ábra az ekkor kialakuló hullámformákat szemlélteti.

68

7. ábra. Az induktivitás és dióda hatása a feszültségre és áramra be- illetve kikapcsoláskor

Figyeljük meg, hogy a feszültségtüske már nem jelentkezik, viszont az áramerősség sokkal lassabban csökken le nullára. Eközben viszont egy nagyon kis értékű, kb. 0,6 V-os "dudor" látható a feszültség értékénél. A 0,6 V a dióda nyitóirányú küszöbfeszültsége, mely ebben az esetben természetesen nyitva van. Érdemes észrevenni azt is, hogy ha a PWM impulzus kitöltési tényezője pl. 50 %, akkor a motoron átfolyó áram felét vesszük csak fel az akkumulátorból, mikor a FET be van kapcsolva, vagyis a motor áramának csak az 50 %-a az akkumulátor árama! A diódával kapcsolatos infókat innét fordítottam.

A 3. ábrán látható C2 kondenzátor szerepe hasonló a D1 dióda szerepéhez, azaz a PWM impulzusok elektronikus integrálását végzi.

69

Mikor a MOSFET kikapcsol, akkor nem csak a motor áramát szakítja meg, hanem az akkumulátor áramát is. Az akkumulátorból jövő vezetékeknek van bizonyos induktanciája (akár csak magának az akkumulátornak is), ezért mikor az áramot megszakítjuk, akkor a vezetékek induktanciája egy feszültségtüskét eredményez. Ezeket a tűimpulzusokat hivatott elnyelni a C2 kondenzátor. Mikor a MOSFET ismét bekapcsol, akkor az akkumulátor áramának gyorsan kellene folynia, viszont az nem tud, ezért ez a kondenzátor biztosítja az áramot addig, míg az akkumulátor árama el nem éri a szükséges értéket. Azokban a vezérlőkben, amik több száz ampert is vezérelnek, a C2 kondenzátornak kemény munkát kell végeznie és ha túl hosszú ideig adja le az áramot - ez az akkumulátor vezetékének a hosszától függ - akkor ez a kondenzátor akár fel is robbanhat! Ebből egyenesen következik, hogy az akkumulátor vezetékeit a lehető legrövidebbre kell venni. Ha az akkumulátor áramát is mérni akarjuk, és erre a célra egy söntöt illesztünk a kapcsolásba, akkor azt is tudnunk kell, hogy ez a sönt és maga az árammérő műszer nagy induktivitással rendelkezik. A kondenzátorról az infókat innét vettem.

Visszatápláló üzemmód A Túláram védelem témakörnél tárgyaltuk a villanymotorral párhuzamosan kötött D1 dióda szerepét (lásd itt). Ehelyett a dióda helyett azonban MOSFET-et is használhatunk.

70

8. ábra.

Mikor a vezérlő MOSFET be van kapcsolva, az ára az akkumulátor pozitív sarkától a motoron és a FET-en keresztül folyik az akkumulátor negatív sarka felé. Ezt mutatja az "A" jelű nyíl. Mikor a vezérlő MOSFET kikapcsol, a motor árama tovább akar folyni a tekercs induktivitásának hatására. A motorral párhuzamosan kapcsolt második MOSFET szerepe megegyezik a korábban említett D1 diódáéval, azaz a motor árama ezen a MOSFET-en keresztül folyhat tovább. Nem annyira ismert tény a MOSFET-ekkel kapcsolatban, hogy mikor azok be vannak kapcsolva, akkor az áramot mind a két irányba vezetik. A vezető MOSFET valamekkora ellenállást kifejt az árammal szemben mindkét irányban, viszont a MOSFET-eken kevesebb feszültség esik, mint a közönséges diódákon, ezért a MOSFET kisebb hűtőbordát igényel és kevesebb az akkumulátor teljesítmény vesztesége. Van viszont egy másik hatása is a "kerék" MOSFET-ek használatának. Azáltal, hogy a motor árama folyamatos, egy visszaható EME jön létre a motorban, melynek nagysága arányos a fordulatszámmal. Nulla terhelésnél ez az EME egyenlő értékű lesz a vezérlő kimeneti teljesítményével. Pár sorral feljebb írtuk, hogy a MOSFET nyitott állapotban mind a két irányba vezeti az áramot. Mikor az áramerősség nulla és a vezérlő kimenetét lekapcsoltuk, akkor a motor visszaható EME-je

71

nagyobb, mint a vezérlő kimeneti feszültsége, így a motor az áramot a vezérlő felé visszatáplálja. Ebben az esetben a motor fékező üzemmódba vált. Ez a fajta kapcsolás - azaz mikor a felső oldal kikapcsol, az alsó oldal pedig bekapcsol és viszont alkalmas az áram visszatöltésére. Ekkor az ellentétes irányú motoráram nyitóirányú áramként szerepel a "kerék" MOSFET szemszögéből, azaz mikor ez a MOSFET be van kapcsolva, akkor ez rövidre zárja a motor áramát, mely áram eközben növekszik. Ezt mutatja a "B" jelű nyíl. Ezután a "kerék" MOSFET bezár, így a motor árama a kinyíló meghajtó FET-en keresztül folyik, ezáltal visszatölt az akkumulátorba. Ez a plusz feszültség a motor induktivitásában tárolt energia hatására jön létre. Ez a hajtás/fékezés átkapcsolás teljesen automatikusan jön létre, anélkül, hogy ezzel külön foglalkoznunk kellene. Ez a visszatöltő fékezés - ha úgy tetszik - a vezérlő megfelelő kialakításának a mellékterméke és majdhogynem teljesen véletlen jelenség. Ezt az ismertetőt innét fordítottam.

Azok szerint, akik már átalakították az autójukat villanyautóvá, a visszatáplálás hatása szinte nem is érzékelhető az egy töltéssel megtehető út hosszának növekedésében, ezért a későbbiekben nem foglalkozunk a visszatápláló üzemmóddal. A cél a minél egyszerűbb és minél olcsóbb kialakítás!

Hőkapcsoló A MOSFET-eken nagy áramok folynak, ezért azokat megfelelő méretű hűtőbordákkal is el kell látni. Javasolt azonban a hűtőbordák mellett hűtőventillátor alkalmazása is, ezáltal a bordák mérete csökkenhet és jobban biztosítható a megfelelő hűtés. A ventillátort egy feszültségcsökkentő ellenálláson keresztül kapcsolhatjuk az Um tápfeszültségre, nincs szükség se fordulatszám szabályozásra, se pedig ki/be kapcsolgatásra, az állandóan járhat. Az is fontos, hogy a ventillátor a hűtőbordák felé fújja a hideg levegőt! A számítógépek tápjánál ez pont fordítva van, elszívják a meleg levegőt, ezért ott a hűtés csak zajos, de nem túl hatékony.

Az is előfordulhat azonban, hogy nagy melegben vagy túlzott igénybevétel esetén így is túlmelegednek a FET tranzisztorok, ami végül is a tönkremenetelükhöz vezetne. Ezért célszerű hőkapcsolóval is ellátni a vezérlőnket. 72

A hőmérséklet érzékélésére használhatunk hagyományos félvezetőket - diódákat, tranzisztorokat is - de kapható direkt erre a célra kifejlesztett "hőellenállás", azaz termisztor is, amelynek az ellenállása a hőmérséklet emelkedésével csökken. Az elmélettel itt ismerkedhetsz meg. Mivel a termisztorok jelleggörbéje nem teljesen lineáris, ezért különböző ellenállású termisztorok kaphatók a különböző hőmérséklettartományokra: 

10 k-os termisztor: -40 °C és 25 °C között



50 k-os termisztor: -3 °C és 65 °C között



100 k-os termisztor: 7 °C és 77 °C között

Mivel mi azt szeretnénk, hogy kb. 45 °C-nál kapcsolja le a hőkapcsoló a tápot a vezérlőről, ezért nekünk megfelel az 50 k-os és a 100 k-os termisztor is. A termisztort a hűtőbordára szerelhetjük vagy olyan más alkatrészekre, melyeknek a hőmérsékletét szeretnénk figyelni. Az is jó ötletnek tűnik, ha a villanymotorra is felszerelünk egy termisztort, így nem csak a vezérlő áramkört védjük a túlmelegedés ellen, hanem a villanymotort is. Egy egyszerű kapcsolást mutat be a következő ábra:

9. ábra. A hőkapcsoló

Az Rt a termisztor, aminek vegyünk 50 k-osat, ehhez a P2 potméter értéke legyen 47 k. A potmétert úgy kell beállítani, hogy a kívánt hőmérsékleten a P2-n eső feszültség megnövekedjen annyira, hogy a logikai NEM kapu bemenetén a feszültség 7 V fölé kerüljön. Ezt az értéket kísérlettel lehet meghatározni.

73

Túlfeszültség védelem Ez a védelem valójában szükségtelen a villanyautónál, mert pontosan meghatározott lesz az akkumulátorok száma és feszültsége, így még a teljesen új és teljesen feltöltött akkumulátoroknak se haladja meg az összesített feszültsége a vezérlő elektronika felső feszültséghatárát.

Mélykisülés védelem Ez a védelem viszont már fontos, mivel ha az akkumulátorokat túlságosan lemerítjük, akkor azok nagyon hamar tönkremennek. A 12 V-os akkumulátorok megengedett legalacsonyabb feszültsége 10,5 V. Ha a feszültségük ez alá esik, akkor már nem szabad tovább használni, hanem újra kell tölteni. A teljesítményerősítő fokozat meghajtó IC-je az IR2121. Ennél az IC-nél beépített védelem van, azaz ha az IC tápfeszültsége leesik 11,8 V alá, akkor az IC automatikusan lekapcsol, s a FET-eket már nem nyitja ki. Ennek ellenére nem árt egy külön erre a célra kialakított "figyelő" áramkört is beszerelnünk a vezérlőbe. Ezt legegyszerűbben egy műveleti erősítővel valósíthatjuk meg, amit komparátorként (összehasonlítóként) használunk. A következő ábra ezt a kapcsolást mutatja.

10. ábra. A mélykisülés védelem kapcsolása

A kapcsolás működési elve, hogy az Um feszültséget összehasonlítjuk egy fix feszültséggel, melyet a Zener dióda biztosít. Az R2 ellenállás szerepe a Zener diódán átfolyó áram korlátozása. Mivel azt szeretnénk, hogy kb. 1 mA folyjon keresztül a diódán, ezért az R2 értéke a következő lesz:

74

R2 = Um / Iz = 144 V / 0,001 A = 144000  = 144 k Azt, hogy pontosan hány voltnál jelenjen meg az Aki kimeneten a vezérlő jel, az R3-P3 ellenállásokkal állíthatjuk be. Az R3 szerepe az, hogy védje a műveleti erősítőt a túl magas feszültségektől, a P3 potméterrel pedig pontosan beszabályozhatjuk azt az értéket, ami alatt bekapcsol a védelem. Itt is vehetünk 1 mA-t az ellenállásokon átfolyó áramnak, s számoljunk úgy, hogy a P3 legfelső állásában max. 15 V jut az erősítő "-" bemenetére. Ekkor: P3 = Ube_max / Imax = 15 V / 0,001 A = 15000 = 15 k R3 = (Um-Ube_max)/Imax = (144 V - 15 V )/ 0,001 A R3 = 129000 = 129 k

Ellentétes polaritás védelem Az akkumulátor polaritását megcserélve tönkretehetjük a vezérlőt, sőt akár az akkumulátorokat is. Ennek elkerülésére a legegyszerűbb módszer egyenirányító diódák használata. A diódák kiválasztásánál a maximális megengedett nyitóirányú feszültség és áram értékeit kell figyelembe venni.

11. ábra. Ellentétes polaritás védelem

A LED dióda úgy van bekötve, hogy csak akkor világít, mikor ellentétes polaritással kötöttük be az akkumulátort. Az R4 ellenállás szerepe a LED-re jutó áram és feszültség korlátozása. Ha 1 mA-es áramerősséget akarunk átengedni a LED-en, akkor R4 értékét a következőképpen határozhatjuk meg: R4 = Umbe / ILED = 144 V / 0,001 A = 144000  = 144 k 75

Itt ejtünk szót a 12 V-os tápfeszültségről is. Mivel a villanyautóban használatos motorok mindegyike 12 V feletti feszültséget igényel, így az adott feszültséget le kell osztanunk a megfelelő értékre. Erre látunk egy példát a következő ábrán.

12. ábra. A 12 V-ot előállító kapcsolás

Az R5 szerepe az Um feszültség lecsökkentése kb. 15 V-ra, s ezt a 15 V-ot stabilizálja 12 V-on a 7812-es stabilizátor IC. Az IC szerepe az, hogy jobban leválassza a kisfeszültségű áramköröket a villanymotor okozta feszültség ingadozásoktól. Mivel a 12 V-os áramköri elemek maximum kb. 0,1 A-t vesznek fel, ezért az R5 ellenállás értéke a következők szerint határozható meg: R5 = (Um - 15 V)/0,1 A = (144 V - 15 V)/0,1 A = 1290  PR5 = (Um - 15 V)*0,1 A = (144 V - 15 V)*0,1 A = 12,9 W

Bekötés védelem A különböző csatlakozók és dugaszaljak legyenek eltérő formájúak, ezáltal nem lehetséges azok felcserélése.

Számítógépes csatlakozás Mivel a vezérlőt a villanyautó motorjának a sebességszabályozására használjuk, és ezt a sebességszabályozást manuálisan, a gázpedálra erősített potméterrel végezzük, ezért ez a funkció számunkra felesleges.

76

A teljes kapcsolási rajz A fenti ismertető után nézzük meg, hogy néz ki a teljes kapcsolási rajz.

13. ábra. A vezérlő kapcsolási rajza

A kapcsolási rajzon van néhány alkatrész, aminek a pontos értéke nincs meghatározva, hiszen ez a kiválasztott motor paramétereitől függ.

A következő oldalon az akkumulátorok kiválasztásáról és méretezéséről lesz szó.

77

78

Az akkumulátorok kiválasztása és méretezése

Az akkumulátorok típusa fontos szempont számunkra, hiszen ez dönti el, hogy egy töltéssel hány km-t tudunk megtenni a villanyautónkkal. A hagyományos autóakkumulátorokat olyan céllal tervezték, hogy indításkor nagyon nagy áramokat lehessen levenni róluk, utána pedig az autó generátora tölti vissza menet közben az indításkor elhasznált energiát. Ezek az akkumulátorok nem hosszabb távú használatra lettek kitalálva. Ha viszont a töltést csak a feléig vesszük le az akkumulátorról, akkor esetleg ezek az akkumulátorok is használhatók a villanyautóban. Az igazán megfelelő akkumulátorok a mélykisülésű akkumulátorok, melyek ugyan nem teszik lehetővé még rövid ideig sem a nagyon nagy áramfelvételeket, viszont le tudják adni gyorsításkor vagy emelkedőn a kivehető áramerősség másfélszeresét és hosszútávon biztosítják a megfelelő áramerősséget. Ez a fajta akkumulátor nem károsodik akkor sem, ha szinte teljesen kisütjük, innét az elnevezés: "mélykisülésű".

Azt is érdemes figyelembe venni, hogy az egy töltéssel megtehető idő meghatározásakor azt az időt vesszük figyelembe, mikor a villanymotor forog. Viszont a belsőégésű motoroktól eltérően nincs alapjárati fordulatszám, tehát a megtehető időbe nem kell beleszámolni pl. a lámpáknál való várakozás idejét. Ezért elegendő általában egy teljes napra egy töltés energiája, hiszen a ténylegesen felhasznált időnél csak a haladást kell számításba venni. Ha a bevásárló központ mondjuk 10 percre van autóval a lakhelyedtől, de ebből a 10 percből 6 perc a lámpáknál való várakozással telik, akkor valójában csak 4 percet kell számolnod a motoridőre.

79

Ingyenenergia a házunkban Bevezető

Álmodoztál már arról, hogy milyen jó lenne, ha nem kellene fizetned a lakásod vagy házad rezsijéért egy fillért se? Biztos vagyok benne, hogy igen! A most következő oldalakon azt tudhatod meg, hogyan lehet ezt megvalósítanod a jelenlegi technikai eszközöket felhasználva. A megoldás az Ingyenenergia használata. Először megvizsgáljuk, hogy milyen fogyasztók vannak egy hétköznapi házban, mennyi energia szükséges azok táplálására, majd kielemezzük az Ingyenenergia különböző formáinak (pl. a napenergiának, a szélenergiának, a Föld hőjének és elektromosságának stb.) az alkalmazási lehetőségeit. Konkrét számításokat és terveket fogsz olvasni, amiket felhasználva Te is élvezheted az Ingyenenergia nyújtotta szabadságot. Pénzt csak egyszer kell költened - a berendezések megépítésére - utána azonban nyugodtan elfelejtheted a számlákat. Ha azt gondolod, hogy ez lehetetlen, akkor csak olvasd végig a következő oldalakat és meglátod, hogy így is lehet élni! Jelenleg a következő energiahordozókért fizetünk minden hónapban: az elektromosságért, a gázért, vízért és fűtésért. Fizetünk csatornadíjat is, de bemutatok majd olyan víztisztító eljárásokat is, melyek amellett, hogy mentesítenek a csatornadíjtól még a környezetünk szennyezését is kiküszöböli. A gázzal a gáztűzhelyet működtetik és sok helyen ezzel oldották meg a vízmelegítést és a fűtést is. Mi villanytűzhelyet fogunk alkalmazni, fűtésre és vízmelegítésre pedig a különböző egyébb módszereket használunk. Ezzel a gázt ki is kapcsolhatjuk és mivel a fűtést se gázzal vagy elektromos árammal oldjuk meg, így jelentősen lecsökkenthetjük az elektromos fogyasztók által felvett teljesítményt is. Elsőként az elektromos fogyasztókkal és azok lehetséges táplálásával foglalkozunk, elmondjuk, hogyan lehet kihasználni a Föld elektromosságát, a napenergiát és a szélenergiát. Utána a fűtés és melegvízellátást tárgyaljuk, bemutatva, hogy hogyan használhatjuk ki a Föld melegét és a napfényt

80

de eddig kevésbé ismert módszerekről is szó fog esni. Végül a víz kérdésével fogunk foglalkozni, annak ingyenes beszerzésével és tisztításával, ismét csak a Földet használva.

A házunk elektromos energiaellátása Bevezető

Első látásra talán úgy tűnik, hogy egy teljes háztartás energiaellátását nem lehet házi körülmények között megoldani, mivel azok rengeteg energiát igényelnek. Az elkövetkező oldalakon ezt a tévhitet szeretném eloszlatni.

Az itt javasolt energiaellátó rendszert (legalábbis annak bizonyos formáit) bárhol alkalmazhatod: lakásban, házban, nyaralóban, sőt akár hajón is. A következő ábrán ennek a rendszernek a felépítését láthatod.

1.ábra. A háztartásunk energiaellátó rendszere

81

Mint az ábrán is látható, a különböző energiaforrások, mint például a Nap, a szél, a Föld stb. energiáit akkumulátorokban tároljuk el, s ezt az eltárolt 12 V-os vagy 24 V-os egyenfeszültségű energiát alakítjuk át egy inverter segítségével szabványos 220 V-os 50 Hz-es hálózati feszültséggé. Ennek oka az, hogy az energiaforrások nem mindig állnak a rendelkezésünkre, nem süt mindig a nap, nem fúj mindig a szél, így az energiát valahol tárulnunk kell ezekben a szünetekben is. De van egy másik oka is: a fogyasztók koránt sem egyenletesen veszik fel a működésükhöz szükséges energiát és nagy részük csak időlegesen működik, amit aztán kikapcsolt állapot követ. Ha az akkumulátor töltésére felhasznált energiaforrásunkat úgy kéne tervezni, hogy az a csúcsidőkben felvett energiát biztosítsa állandóan, akkor az feleslegesen nagy helyet foglalna el, nem is beszélve a horribilis belekerülési költségekről. A következő oldalakon egyenként kielemezzük az egyes részegységeket. Elsőként a háztartásunkban

használt

fogyasztóinkat

vizsgáljuk

meg,

kiszámoljuk,

mennyi

energiát

fogyasztanak, kielemezzük a csúcsidőkben felvett energia mennyiségét és a lehetséges takarékossági módszereket. Ezt követően az inverterekkel ismerkedünk meg és arra is láthatsz javaslatot, hogyan tudod Te magad is azt megépíteni, majd a napenergia, szélenergia és a Föld energiáinak a kiaknázásáról olvashatsz és azok lehetséges egyéni vagy kombinált felhasználásáról. Mindenhol konkrét számításokat végezhetsz az egyedi igényeidnek megfelelően, mely számításokat a számítógéped meg is jegyzi, így azokhoz mindig visszatérhetsz és bármikor meg is változtathatod azokat. A lehetséges energiaforrások sora nem merül ki a napenergia, szélenergia és a Föld elektromos energiájának a kiaknázásával. Számos olyan készülék van, mely közvetlenül a nullpontenergiát vagy a mágnesekben tárolt energiát hasznosítja. Hogy csak egyet említsek, ott van a M.E.G (Mozdulatlan Elektromágneses Generátor), de ezek a készülékek külön témaként vannak feldolgozva a weblapomon, mivel egyetlen oldalon nem lehet kitárgyalni a működési elvüket és a megépítésük leírását.

NullPontEnergia, avagy az éter

Az ingyenenergia-eszközök mindegyike ugyanazt teszi. Valamilyen módon kinyeri a bennünket körülvevő nullpontenergia [NPE] vagy más néven éter egy részét, méghozzá úgy, hogy a kinyerésre használt energia kisebb, mint a kinyert energia. Az energiakülönbözet adja az "ingyenenergiát". Ezen az oldalon arról olvashatsz, hogy mi is az a nullpontenergia. 82

"Olyan bámulatosak ezek a tények, hogy úgy tűnik, maga a Teremtő elektromosnak tervezte meg ezt a bolygót." Nikola Tesla, Electrical World and Engineer, 1905 január 7

A fizikusok már régen felismerték, hogy egy energiaóceánban létezünk. Az elektromágneses nullpontenergia jelenlétét egy dán fizikus, M. J. Sparnaay fedezte fel elsőként, miközben Hendrick B. G. Casimir 1948-ban megkezdett kísérleteit folytatta. Ezek a kísérletek egy erő jelenlétét mutatták ki, mely két elektrosztatikusan nem feltöltött lemez között volt megfigyelhető. Ez az erő a vákuumban lévő lemezek körül folyó elektromágneses energia formájában jelent meg.

Sparnaay felfedezte, hogy a lemezekre ható erő nem csak termálenergia (hő) formájában jelenik meg, hanem egy másfajta sugárzásként is, amit jelenleg a klasszikus nullpontenergiának nevezünk. Sparnaay azt is felfedezte, hogy az elektromágneses nullpontenergia nem csak a vákuumban létezik, hanem az abszolút nullafokos hőmérsékleten (mínusz 273 °C) is. Ezért nevezzük ezt az energiát nullpontenergiának, mivel az abszolút nullfokra lehűtött anyag esetén is megmarad ez az energia. Az NPE jelen van a vákuumban, homogén (egységes) és izotróp (minden irányban egyenlő) valamint mindenütt megtalálható. Egy adott frekvenciájú energia intenzitása a frekvencia köbével arányos. Következésképpen a frekvencia növekedésével az energia a végtelenségig növekedhet. Az NPE bevezetésével az abszolút nullafokos hőmérsékletű vákuum már nem jelenti az elektromágneses energia megszűnését.

83

Az NPE azon tulajdonságai, hogy látszólag végtelen az energiasűrűsége és a tér minden pontjában jelen van, nagyon vonzó energiaforrássá teszi azt számunkra. Ugyanakkor mivel ezek a nagy energiasűrűségek csak nagyon magas frekvenciákon léteznek és mivel a jelenleg létező technológiai eszközök csak alacsonyabb frekvenciákon működnek hatékonyan, ezért ennek az energiának a megcsapolása lehetetlen a hagyományos technikai eszközökkel. Ez az oka annak, hogy még nem látjuk ezt az energiát a mai társadalmainkban. Legalábbis mostanáig nem láttuk.... Ennek az energiának a megcsapolására egy olyan antennát vagy vevőt kell konstruálnunk, mely ezeken a különösen magas frekvenciákon is működik. Ez az energia igencsak intenzív. A Nóbeldíjas Richard Feynman és Einstein egyik pártfogoltja, John Wheeler kiszámolták, hogy egy kávéscsésze térfogatú energia több mint elegendő a világ összes óceánjának az elpárologtatására! Andre Sakharov orosz fizikus véleménye szerint minden anyag energiatengerben úszik. A modern fizikusok szerint a csillagok és az anyagot alkotó részecskék közötti űr fluktuáló energiával van feltöltve. A világ számos pontján végzett kutatások sok anomáliát tártak fel, melyek okát az NPE jelenlétével magyarázzák. Azt is gyakran hallhatjuk, hogy az NPE megcsapolási módjának a 84

felfedezése az Univerzum egyesített mező elméletének a kulcsa. Más szavakkal mondva, a tudomány jelenlegi értelmezése egy nagy kirakójáték, melyből egy hatalmas darab hiányzik. Talán az NPE ez a hiányzó darab, amely egy "Új Tudomány" eljövetelének a hírnöke. Ezt a szöveget innét fordítottam le.

A következőkben Dr. Jay Garrett írását olvashatod el, melyben az NPE veszélyeiről van szó. Mit csinál az NPE ? Az univerzális NPE mező olyan, mint egy teljesen nyugodt tó felszíne. Nincs rajta mozgás. Az egész csak egy felület. Ha viszont valami keresztülhatol a víz felszínén, akkor az megtöri azt és hullámokat hoz létre. A hullám felső része vízből van, akárcsak az alsó. Hasonló módon, az anyag NPE-ból áll, csak ez egy jóval összetettebb forma. Az NPE olyan energia, amely abszolút nem vibrál. Az energia bizonyos vibrációját fotonnak hívjuk. A még több vibrációval rendelkező energiát quarkoknak nevezzük. A még több vibrációval rendelkező energiát elektronnak, protonnak és neutronnak hívjuk. A még több vibrációval rendelkező energiát pedig atomnak, molekulának és szilárd anyagnak hívjuk. A magas vibrációs szinten működő lokalizált energiának, mint például az anyagnak ugyanakkor egy bizonyosfajta energia-bemenetre vagy "nyomásra" van szüksége ahhoz, hogy ne folyjon szét. A tudósok ezt a "gravitációs", "kovalens" és "ionos" kötésekkel, "erős" és "gyenge" nukleáris erőkkel és elektronpályákkal magyarázzák. Ugyanakkor ez mind csak az eredménye az univerzális NPE mező teljes "folyadéknyomásának". Az univerzális NPE mező teljes energiáinak összege pont annyi, ami ahhoz kell, hogy összetartsa a fotonokat, elektronokat, atomokat, bolygókat és naprendszereket. Ez a mező hozza létre a gravitációt, a centripetális és centrifugális erőket, a tehetetlenséget, a súrlódást és azokat a kedves kis molekuláris kötéseket, amik annyi örömet okoznak a kémikusoknak. A teljes univerzum energiából áll. Hogy pontosabbak legyünk: nullpontenergiából.

Hogyan hozza létre az NPE mindezt ? Mindenek előtt a "szilárd anyag" nem szilárd. Az elektronfelhők és az atommag közötti távolság olyan nagy, mint a Nap és a Plútó közötti távolság, csak jóval kisebb léptékben. Tehát a "szilárd 85

anyag" főként űr. Az pedig, ami "szilárd anyag", csak az NPE összetett vibrációja, melyet az univerzális NPE mező tart össze. Ez azt is jelenti, hogy az anyagnak tartott NPE legnagyobb része keresztülhatolva az "anyagon" nem is hat arra. Ugyanakkor az a rendkívül jelentéktelen mennyiségű NPE, ami kapcsolatba lép vele, elegendő ahhoz, hogy az atomokat és molekulákat összetartsa, hogy az embereket a Föld felszínén tartsa és a bolygókat összetartsa, így hozva létre Kepler bolygótörvényeit. Képzelnéd el azt, hogy az óceán alján vagy. Elképzelhetetlenül nagy nyomás nehezedik rád minden irányból, kivéve alólad. Most pedig azt képzeld el, hogy az egész univerzum egy nagy óceán, amely téged a Földhöz nyom. Gigantikus nyomás nehezedik rád minden irányból, ugyanakkor kisebb a nyomás a Földből a talpadon keresztüláramló irányból. Ez alkotja azt a negatív össz nyomást, ami téged a Földön tart. A nullpontenergia ehhez hasonlítható. Az NPE sugárzás nagyon kis százaléka ütődik az egyes részecskékhez, de a Föld ezen részecskék hatalmas halmazát alkotja, s ez az áramlás hozza létre azt, amit mi gravitációnak nevezünk.

Tehát akkor hogyan jutunk ingyenenergiához ? Nos, az NPE mező tartja össze az anyagot, igaz? Természetesen igaz! Az is igaz, hogy sok NPE kísérlet a bennünket körülvevő NPE mező manipulálásával foglalkozik. Részecske turbulencia, Plazma turbulencia, magas szintű részecske rezegtetés... Az NPE az, ami összetartja az anyagot annak bármely szintjén. Ha egy részecskének nincs 100%-os NPE kisugárzása, akkor az nem 100%-osan integrált, más szóval dezintegrált. Pons és Fleishmann részecske rezegtetéssel kísérleteztek az elektrolizáló készülékükben. A paladiumból készült katód kristályszerkezete nagyszerű hely volt a részecskék rezegtetésére. Amint ezek a részecskék elkezdtek rezegni, tiszta energiává dezintegrálódtak és részeseivé váltak az NPE energiafolyamnak. Minél nagyobb a rezgés, minél nagyobbak a megrezegtetett részecskék, és minél nagyobb a rezgés sebessége, annál több részecskét alakítunk ismét az NPE folyam részéve, azaz tiszta energiává. Így jutunk hozzá az "Ingyenenergiához".

86

De akkor mi a probléma ? A nullpontenergia határozza meg a fizika összes törvényét. A gravitációt, az elektromágneses és nukleáris erőket, sőt még az időt is. Semmilyen mértékű reakció során sem lehet úgy manipulálni az NPE mezőt az ingyenenergia kinyerésére anélkül, hogy ne torzítanánk el a gravitációs mezőt. Minél nagyobb az NPE torzulás, annál nagyobb a gravitációs torzulás is. James Redfield írt egy nagyszerű könyvet azon gépek pusztító hatásairól, melyek hatalmas mennyiségű NPE manipulációkat idéznek elő. A "The Tenth Insight" (A tizedik betekintés) című könyvben egy olyan gépről volt szó, melyet arra terveztek, hogy annyi energiát hozzon létre a "vákuumból", amennyi az ország teljes területét ellátná energiával, s mindezt egyetlen erőműben. Ugyanakkor a gravitációs és ideiglenes torzítások növekedtek, amint növelni próbálták az előállított energia mennyiségét. Akármivel is próbálkoztak, nem tudták kiküszöbölni a gravitációs és ideiglenes torzításokat. Pontosan ez a veszélye az ingyenenergia készülékeknek. Ha túl erőteljes a készülék, a gravitációs torzítások akkorák lesznek, hogy a Föld és a Hold között fennálló érzékeny gravitációs egyensúly felborul és a Holdat felénk fogja húzni. Vagy az óceánokat fogja a városaink felett áthúzni. Esetleg szétrombolhatja a kontinenseket. Sőt még az is lehetséges, hogy kihúz bennünket a jelenlegi pályánkról, ami más bolygókkal való összeütközéshez vezethet. A probléma az, hogy senki se tudja, mennyi az a túl sok. De addig, amíg néhány társaság monopolizálni próbálja a technológiákat és az NPE-t a jelenlegi "központi energiaellátó" módszerrel akarja felhasználni, addig a Föld, az emberiség és a Naprendszerünk állandó veszélyben van. Ugyanakkor az NPE tökéletesen biztonságos, ha nem akarsz egyetlen háznál többet ellátni energiával. Kis méretű személyes generátorral az összes szükséges energiát elő tudjuk állítani úgy, hogy szinte semmilyen negatív hatást se okozunk. A lényeg az, hogy ne legyünk mohók. Néhány ember mohósága az összes többi ember életét romba döntheti.

Mit tehetünk ? Olvasd el ezt az oldalt. Kérd meg a barátaidat, hogy olvassák el ezt az oldalt. Kérd meg a családtagjaidat, hogy olvassák el ezt az oldalt. Ha tudod, hogy valaki NPE projekteken dolgozik, 87

kérd meg, hogy olvassa el ezt az oldalt. Tartsd észben, hogy minden ingyenenergia készülék az NPE-t manipulálja. A "Nukleáris Korszak" csak séta volt a parkban ahhoz képest, amivel most nézünk szembe.

Megjegyzés: Két magyarázatot olvashattál a nullpontenergiáról. Az egyikben azt látjuk, hogy az NPE igen magas frekvenciájú energia, a másik pedig azt teljesen mozdulatlan energiának írja le. Ez azt mutatja, hogy nincs egy határozott álláspont az NPE mibenlétével kapcsolatban, de az is tény, hogy ennek ellenére van sok módszer, hogyan nyerhetjük ki ezt az energiát. A másik dolog az, hogy az NPE-t csak kis mennyiségben megcsapolva lehet biztonságosan használni, ezért a Fénykapu oldalain csak ilyen készülékekkel találkozhatsz. De ha belegondolunk, a jelenlegi vízierőművek is igen jelentős károkat okoztak a természetben, nem is beszélve az atomerőművekről. Ha valaki(k) valóban monopolizálni akarják az NPE technikákat, akkor a fentebb említett veszélyek mellett még a jelenlegi rabságunk sem változna meg. Ugyanúgy kéne továbbra is fizetnünk a villanyszámlát, gázszámlát, fűtési díjat, vízdíjat stb. A weblapomon javasolt eszközökkel pont ezt szeretném megszűntetni. Utolsó frissítés dátuma: 2004 június 01.

88

A Mozgás nélküli Elektromágneses Generátor Bevezető

A Mozgás nélküli Elektromágneses Generátor (M.E.G.) onnét kapta a nevét, hogy az energiát mozgó alkatrészek nélkül állítja elő. A készülék maga egy közönséges transzformátorra hasonlít, annyi különbséggel, hogy itt két primer és két szekunder tekercs van a vasmagon. A M.E.G. hatásfoka azonban messze meghaladja a hagyományos transzformátorok 75-95 %-os hatásfokát. A következő oldalon ismertetésre kerülő szabadalomban a hatásfok 320-360 % körül van, de a bemeneti feszültség további növelésével ez az érték még tovább növekszik. Mivel a készülék hatásfoka meghaladja a 100 %-ot, ezért csak az indításhoz kell külső tápforrást használni. Amint azonban az indukció folyamata beindult, a külső tápra már nincs többé szükség. Ezt a nagyszerű hatásfokot azáltal lehet elérni, hogy a primer tekercsekben folyó áram csak annyi ideig folyik, amennyi a mágneses fluxus megváltoztatásához kell, a fluxus változása viszont több áramot, így nagyobb teljesítményt indukál a kimeneti tekercsekben. Ezen kívül az állandó mágnes energiája is hozzájárul a 100 %-nál nagyobb hatásfok eléréséhez. A következő oldalakon először a szabadalommal ismerkedhetsz meg, majd Naudin készülékéről és a terhelő ellenállások "előkezeléséről" olvashatsz egy ismertetőt, végül pedig az eddig elvégzett kísérleteket tekintheted meg.

M.E.G. szabadalom

Ez a szabadalom Thomas E. Bearden, Stephen L. Patrick, James C. Hayes, Kenneth D. Moore és James L. Kenny készülékét ismerteti. A szabadalmat 2002 március 26.-án jegyezték be az Amerikai Szabadalmi hivatalban US 6,362,718 Bl számon.

89

Rövid ismertetés Ez az elektromágneses generátor, mely nem tartalmaz mozgó alkatrészeket, egy állandó mágnesből és egy mágneses magból áll, mely mag az első és második mágneses áramot tartalmazza. Az első bemeneti és kimeneti tekercs az első mágneses áram körül, míg a második bemeneti és kimeneti tekercs a második mágneses áram körül található. A bemeneti tekercsek váltakozva pulzálnak, ezáltal biztosítva az indukált áramot a kimeneti tekercsekben. Az első tekercsekbe bevezetett áram csökkenti az állandó mágnes fluxusát. Az elektromágneses generátor egy másik megvalósításában a mágneses mag gyűrű alakú és a térben egymástól elválasztott lemezekből áll, ahol távtartók és állandó mágnesek egymást váltogatva helyezkednek el a lemezek között. Egy kimeneti tekercs található minden egyes távtartó körül. A bemeneti tekercsek a lemezek egy-egy része körül találhatóak és pulzáló áram folyik rajtuk keresztül, ezáltal biztosítva az indukciós áramot a kimeneti tekercsekben.

1. ábra. A M.E.G. első verziójának felépítése

A találmány részletes ismertetése Az 1. ábrán látható a M.E.G. első verziójának felépítése. Az elektromágneses generátor (10) egy állandó mágnesből (12) áll, mely a mágneses fluxus bemeneti áramát biztosítja, mely a mágnes északi pólusából (14) indul ki és a mágneses magon (16) keresztül halad tovább. A mágneses magon (16) keresztülfolyó mágneses mező egy jobb irányú (18) és egy bal irányú mágneses mezőt (20) hoz létre. Mind a kettő a mágnes (12) északi (14) és déli pólusa (22) között áramlik.

90

Az elektromágneses generátort (10) egy kapcsoló és vezérlő áramkör (24) hajtja meg, mely váltakozva hol a jobboldali (26), hol pedig a baloldali (28) bemeneti tekercsbe vezet elektromos áramot. Ezek a bemeneti tekercsek (26 és 28) a mágneses mag (16) egy részé körül helyezkednek el. A jobboldali bemeneti tekercs (26) a jobboldali mágneses mező (18) egy részét, míg a baloldali bemeneti tekercs (28) a baloldali mágneses mező (20) egy részét veszi körül. A jobboldali kimeneti tekercs (29) szintén körülveszi a jobboldali mágneses mező (18) egy részét, míg a baloldali kimeneti tekercs (30) a baloldali mágneses mező (20) egy részét veszi körül. A kapcsoló és vezérlő áramkör (24), valamint a bemeneti tekercsek (26 és 28) úgy vannak elhelyezve, hogy amikor a jobboldali bemeneti tekercs (26) energizálva van, a tekercs északi mágneses pólusa annak baloldalán (31) van jelen, mely az állandó mágnes (12) északi pólusához (14) van legközelebb, és amikor a baloldali bemeneti tekercs (28) van energizálva, akkor az északi mágneses pólus a tekercs jobb oldalán (32) van jelen, mely szintén az állandó mágnes (12) északi pólusához (14) van legközelebb. Ennek köszönhetően, mikor a jobboldali bemeneti tekercs (26) van mágnesezve, az az állandó mágnes (12) mágneses fluxusát a jobboldali bemeneti tekercsen (26) löki keresztül. Ugyanígy, mikor a baloldali bemeneti tekercs (28) van mágnesezve, az az állandó mágnes (12) mágneses fluxusát a baloldali bemeneti tekercsen (28) löki keresztül. Az is látszik, hogy a jobboldali bemeneti tekercsen (26) átfolyó elektromos áram az állandó mágnes (12) által létrehozott jobboldali mágneses folyam (18) fluxusával ellentétes irányú, mely azt eredményezi, hogy ennek a fluxusnak legalább egy kis része a baloldali mágneses folyamba (20) transzformálódik át. Másrészt viszont, a baloldali bemeneti tekercsen (28) átfolyó elektromos áram az állandó mágnes (12) által létrehozott baloldali mágneses folyam (20) fluxusával ellentétes irányú, mely azt eredményezi, hogy ennek a fluxusnak legalább egy kis része a jobboldali mágneses folyamba (18) transzformálódik át. Míg az 1. ábrán bemutatott példában a bemeneti tekercsek (26 és 28) az állandó mágnes (12) északi oldalán helyezkednek el, az is egyértelmű, hogy a bemeneti tekercsek (26 és 28) az állandó mágnes (12) déli pólusán is elhelyezkedhetnek. Ekkor viszont a bemeneti tekercsek energizálása ellentétes pólusú kell legyen. Általánosságban szólva, a bemeneti tekercsek (26 és 28) az állandó mágnes (12) bármely oldalán elhelyezkedhetnek, csak az a lényeg, hogy a tekercsekben keletkező mágneses mező az állandó mágnes (12) fluxusának egy részét a másik bemeneti tekercs által körülvett mágneses mezőbe transzformálja át.

91

Jelen találmányban a bemeneti tekercseken (26 és 28) átfolyó áram soha nem ér el olyan magas értéket, hogy a mágneses mag (16) telítődjön. A mágneses mag (16) telítődése azt jelenti, hogy a bemeneti áram részleges növelése nem okoz az áramváltozásnak megfelelő mágneses fluxusváltozást. Ez a bemeneti teljesítmény veszteségéhez vezetne. Az elektromágneses generátornál (10) a bemeneti tekercsek (26 és 28) között kapcsolgatott áram nem kell, hogy megállítsa az egyik mágneses folyamot (18 vagy 20), míg a másik mágneses folyamot irányítjuk. Az elektromágneses generátor (10) a fluxus mintájának változtatásával működik, így nem szükséges a fluxust teljesen átkapcsolni az egyik oldalról a másikra. A kísérletek megmutatták, hogy ez a kialakítás előnyösebb a bemeneti tekercsek (26,28) által a kimeneti tekercsekben (29,30) generált elektromos teljesítmény hatásfokának szempontjából. A jobboldali kimeneti tekercs (29) elektromosan össze van kötve egy egyenirányítóval és szűrővel (33), mely egy potméterrel (35) megvalósított szabályozón (34) keresztül juttatja a kimeneti teljesítményt a terhelésre (126). A lineáris szabályozó (34) kimenete az érzékelő és kapcsoló áramkör (36) bemeneti jeleként is szolgál. Az érzékelő és kapcsoló áramkör (36) az induláskor összekapcsolja a kapcsoló és vezérlő áramkört (24) egy külső tápforrással (38), pl. egy indító akkumulátorral. Miután az elektromágneses generátor megfelelő módon beindult, az érzékelő és kapcsoló áramkör (36) érzékeli, hogy a szabályozó (34) által beállított feszültség elérte a kellő szintet, így a kapcsoló és vezérlő áramkör (24) táplálását átkapcsolja a külső tápforrásról (38) a szabályozó (34) kimenetére. Miután az átkapcsolás megtörtént, az elektromágneses generátor (10) külső tápforrás nélkül folytatja a működését. A baloldali kimeneti tekercs (30) elektromosan össze van kötve egy egyenirányítóval és szűrővel (40), mely egy potméterrel (43) megvalósított szabályozón (42) keresztül juttatja a kimeneti teljesítményt a terhelésre (44).

92

2. ábra. A kapcsoló és vezérlő áramkör (24) első verziójának sematikus működési elve

Az oszcillátor (50) biztosítja a flip-flop (54) órajelét (lásd a 2.ábrát). A flip-flop (54) Q és Q' kimenetei egy-egy meghajtó áramkörön (56 és 58) és kimeneti meghajtó FET-eken (60 és 62) keresztül jutnak a bemeneti tekercsekre (26 és 28) úgy, hogy azok felváltva kapnak áramot. A jelen találmánynál a tekercseken (26 és 28) alkalmazott feszültséget (V), mely a FET-eken (60 és 62) keresztül jut rájuk, az érzékelő és kapcsoló áramkör (36) vezérli.

3. ábra. A 2. ábrán ismertetett meghajtók bemenetére érkező impulzusok

A 3. ábrán a 2. ábrán ismertetett meghajtók és FET-ek (60 és 62) bemenetére érkező impulzusok láthatók. Míg az egyik FET (60) bemenetére érkező vezérlőjel a 64-es számmal van jelölve, addig a másik FET (62) bemenetére érkező vezérlőjel a 66-ossal. Mind a két bemeneti tekercs (26 és 28) pozitív feszültséggel van meghajtva.

93

4. ábra. a kapcsoló és vezérlő áramkör (24) második verziójának sematikus működési elve

A 4. ábra a kapcsoló és vezérlő áramkör (24) második verziójának sematikus működési elvét mutatja be. Ebben a verzióban egy oszcillátor (70) hajtja meg a flip-flopot (72). A flip-flop (72) Q és Q' kimenetei egy-egy időzítőre (74 és 76) kapcsolódnak. Az időzítők (74 és 76) kimenetei egyegy meghajtón (78 és 80) keresztül a FET-ekre (82 és 84) jutnak, így a bemeneti tekercsekre (26 és 28) felváltva jutnak azok az impulzusok, melyek ideje rövidebb, mint a flip-flop (72) Q és Q' kimenetein megjelenő impulzusok szélessége.

5. ábra. A 4. ábrán ismertetett meghajtók bemenetére érkező impulzusok

Az 5. ábrán a 4. ábrán ismertetett meghajtók és FET-ek (82 és 84) bemenetére érkező impulzusok láthatók. Míg az egyik FET (82) bemenetére érkező vezérlőjel a 86-es számmal van jelölve, addig a másik FET (84) bemenetére érkező vezérlőjel a 88-assal. Az 1. ábrán bemutatott példában, a jobboldali kimeneti tekercsben (29) csak akkor generálódik a teljesítmény, mikor a jobboldali mágneses folyam (18) fluxusa változik. Ehhez hasonlóan, a

94

baloldali kimeneti tekercsben (30) is csak akkor generálódik a teljesítmény, mikor a baloldali mágneses folyam (20) fluxusa változik. Ezért kívánatos meghatározni, hogy egy adott elektromágneses generátor esetén milyen impulzusszélesség biztosítja a gyakorlatilag leggyorsabb mágneses fluxusváltozást. Ezt az impulzusszélességet a 2. ábrán bemutatott oszcillátor (50) frekvenciájának változtatásával érhetjük el, amikor is a 3. ábrán bemutatott impulzusformákat kapjuk. Másik megoldásként az 5. ábrán bemutatott kapcsolás időzítőinek (74 és 76) a beállítását módosíthatjuk alacsonyabb oszcillációs frekvencián. Ebben az esetben a bemeneti tekercsek nincsenek megterhelve a szükségesnél hosszabb ideig. Mikor akármelyik bemeneti tekercsen több ideig folyik áram, mint amennyi ideig az szükséges a mágneses fluxusváltozás előidézéséhez, akkor az teljesítményveszteséget idéz elő, mely teljesítmény a bemeneti tekercsek melegítésére fordítódik, nem pedig a kimeneti tekercsekben indukált teljesítmény növelésére. Számos

kísérlet

lett

levezetve

az

1.

ábrán

bemutatott

elektromágneses

generátor

működőképességének meghatározására, azaz hogy elegendő teljesítmény generálódik-e a kapcsoló és vezérlőáramkör által vezérelt bemeneti tekercsek (26 és 28) és egy külső terhelés (44) meghajtására. Az ezekben a kísérletekben alkalmazott kialakítás a következő volt: 

A bemeneti tekercsek (26 és 28) menetszáma 40 volt 18 gauge-os (1,22 mm átmérőjű) rézvezetékkel.



A kimeneti tekercsek (29 és 30) menetszáma 450 volt 18 gauge-os (1,22 mm átmérőjű) rézvezetékkel.



Az állandó mágnes (12) északi és déli pólusa közötti magassága 40 mm a 89. nyíl irányában, a szélessége 25,4 mm a 90. nyíl irányában, a mélysége pedig 38,1 mm volt.



A mágneses mag (16) magassága 90 mm a 89. nyíl irányában, szélessége 135 mm a 90. nyíl irányában, a mélysége pedig 70 mm volt.



A mágneses magban (16) egy központi lyuk volt, melynek magassága 40 mm a 89. nyíl irányában (az állandó mágnes (12) elhelyezésére), szélessége 85 mm a 90. nyíl irányában.



A mágneses mag (16) két darab "C" alakú félből ált, melyek a 92. jelű vonalnál kapcsolódtak össze. Ezen voltak elhelyezve a bemeneti (26 és 28) valamint a kimeneti tekercsek (29 és 30).



A mágneses mag (16) anyaga lemezes vasalapú mágneses ötvözet volt, melyet pl. a "Honeywell"-nél lehet vásárolni "Magnetic Alloy 2605SA1" néven.



A mágnes anyagát vas, neodium és bór kombinációja alkotta.

95

A bemeneti tekercsek (26 és 28) 87,5 kHz-es oszcillátor-frekvenciával lettek meghajtva. Méréseink szerint ez a frekvencia biztosította az optimális hatásfokot a 2. ábrán bemutatott kapcsolásban. Ennek a frekvenciának a periódusideje 11,45 mikrosekundum. A flip-flop (54) úgy lett beállítva, hogy a "Set" és "Reset" jelek az oszcillátor jelének felfutó élére változtak, így mind a két FET-re (60 és 62) ugyanakkora idejű, 11,45 mikrosekundumos impulzusok jutottak. A kikapcsolási idő szintén 11,45 mikrosekundum volt.

A 6a.-6h ábrák az impulzusok grafikus ábrázolásai, melyek egyidejűleg jelentek meg az 1. ábrán és 2. ábrán bemutatott elektromágneses generátornál, mikor a bemeneti feszültség 75 V. A 6a. ábra a FET (60) vezérlőjeleit (100) mutatja, mely a jobboldali bemeneti tekercset (26) hajtja meg.

6a. ábra. A jobboldali FET (60) vezérlőjelei

A 6b. ábra a másik FET (62) vezérlőjeleit (102) mutatja, mely a baloldali bemeneti tekercset (28) hajtja meg.

6b. ábra. A baloldali FET (62) vezérlőjelei

A 6c és 6d ábrák a FET-eken (60 és 62) külső tápforrásról történő táplálásakor mérhető feszültség és áramimpulzusokat mutatják be. 96

A 6c. ábrán a feszültségszintet (104) láthatjuk. Míg az akkumulátor névleges feszültsége 75 V volt, addig egy süllyedő átmeneti jel (106) képződik ezen a feszültségen minden alkalommal, mikor valamelyik FET (60 vagy 62) bekapcsolódik. Ennek az átmeneti jelnek a mintája az akkumulátor belső ellenállásától és a mágneses generátor jellemzőitől függ.

6c. ábra. A bemeneti tekercsek feszültségszintje akkumulátoros tápforrás esetén

A 6d. ábrán a FET-eken (60 és 62) folyó áramokat (106) láthatjuk, mikor a tápforrás az akkumulátor.

6d. ábra. A FET-eken folyó áramok akkumulátoros tápforrás esetén

Mivel a 104 és 106 jelek a FET-eken (60 és 62) folyó áramok hatását mutatják, ezért az átmeneti jelek csúcsai közötti időintervallum 11,45 mikrosekundum. A 6e-6h ábrák a kimeneti tekercseken (29 és 30) mért feszültség és áramszinteket mutatják. A 6e. ábra a jobboldali kimeneti tekercs (29) kimeneti feszültségét (108), míg a 6f ábra a baloldali kimeneti tekercs (30) kimeneti feszültségét (110) mutatja.

97

6e. ábra. A jobboldali kimeneti tekercs kimeneti feszültsége

6f. ábra. A baloldali kimeneti tekercs kimeneti feszültsége

A 6g. ábra a jobboldali kimeneti tekercs (29) kimeneti áramát (116), míg a 6h ábra a baloldali kimeneti tekercs (30) kimeneti áramát (118) mutatja.

6g. ábra. A jobboldali kimeneti tekercs kimeneti árama

6h. ábra. A baloldali kimeneti tekercs kimeneti árama Vegyünk egy példát: a jobboldali kimeneti tekercs (29) kimeneti áramának jele (116) egy első átmeneti csúcsot (112) tartalmaz, melyet a baloldali bemeneti tekercsben (28) folyó áramimpulzus okoz azáltal, hogy a mágneses fluxust a jobboldali mágneses folyamba (18) irányítja. A második átmeneti csúcsot (114) a baloldali bemeneti tekercsben (28) folyó áram kikapcsolása és a jobboldali bemeneti tekercs (26) áramának bekapcsolása okozza.

98

7. ábra. A kimeneti teljesítmény a bemeneti feszültség függvényében A 7. ábra az elektromágneses generátornak (10) a bemeneti feszültség nyolc különböző, 10 V és 75 V közötti értékeinél mért kimeneti teljesítményét mutatja. Az oszcillátor frekvenciája 87,5 kHz-re volt beállítva. A mérőpontokat a 120-szal jelölt pontok mutatják, míg a 122 jelű görbe a többtagú regressziós elemzés alapján lett megrajzolva.

8. ábra. A hatásfok a bemeneti feszültség függvényében A 8. ábra a kimeneti és bemeneti teljesítmények alapján számolt hatásfokot mutatja a 7. ábrán jelzett mérőpontokban. Minden egyes mérőpontnál a kimeneti teljesítmény jelentősen meghaladta a bemeneti teljesítményt. A teljesítményértékek a feszültségek és áramok alapján lettek kiszámolva 99

minden egyes mérőpontnál, több mérési eredményt átlagolva. A mérések egy Textronic THS730 digitális oszcilloszkóp segítségével lettek elvégezve. Amíg az elektromágneses generátor (10) sokkal magasabb feszültség és áram mellett is működött telítődés nélkül, a bemeneti feszültség le lett korlátozva 75 V-ra a kapcsolóáramkör feszültséghatára miatt. Akik a jelen "művészeti ágban" jártasak, azok tudják, hogy vannak olyan alkatrészek, melyek jóval magasabb kapcsolófeszültséggel is tudnak dolgozni. A kísérletek során mért adatok alapján lett kikövetkeztetve, hogy 100 V bemeneti feszültség és 140 mA bemeneti áram mellett a bemeneti teljesítmény 14 W, ami mind a két kimeneti tekercsben (29 és 30) 48 W kimeneti teljesítményt produkál 12 mA-es átlagos kimeneti áram és 4000 V-os átlagos kimeneti feszültség mellett. Ez azt jelenti, hogy mindegyik kimeneti tekercsnél (29 és 30) a hatásfok 3,44. Bár a 4000 V-os kimeneti feszültség szükséges lehet néhány alkalmazásban, a kimeneti feszültség könnyen

szabályozható

az

elektromágneses

generátor

(10)

felépítésének

egyszerű

megváltoztatásával. A kimeneti feszültség automatikusan lecsökken a kimeneti tekercsek menetszámának csökkentésével. Ha a kimeneti tekercsek menetszámát 450-ről lecsökkentjük 12-re, akkor a kimeneti feszültség leesik 106,7 V-ra, miközben a kimeneti áram 0,5 A-ra növekszik mind a két kimeneti tekercsben (29 és 30). Ezzel a módszerrel az elektromágneses generátor (10) kimeneti áramerőssége és feszültsége a kimeneti tekercsek (29 és 30) menetszámának változtatásával szabályozható, miközben a kimeneti teljesítmény nem változik jelentősen. A kimeneti teljesítményt a bemeneti áram határozza meg a mágneses fluxus változtatásának segítségével. A hatásfok minden esetben jelentősen meghaladta az 1-et (lásd a 8. ábrát), ami azt jelenti, hogy a kimeneti tekercsek (29 és 30) mindegyikében a kimeneti teljesítmény jóval nagyobb a bemeneti tekercsekre (26 és 28) vezetett teljesítménynél. Ezért az nyilvánvaló, hogy az elektromágneses generátor (10) megépíthető öntápláló módon, ahogy ezt már megtárgyaltuk az 1.ábránál. Az 1.ábrán bemutatott példában a rövididejű külső tápforrás (38) használatát leszámítva a bemeneti tekercsekre (26 és 28) a teljesítményt teljes mértékben a jobboldali kimeneti tekercsről (29) vezettük. Ha bármelyik kimeneti tekercs (29 vagy 30) teljesítménye több mint elégséges a bemeneti tekercsek (26 és 28) vezérléséhez, akkor egy újabb terhelést (126) adhatunk a jobboldali kimeneti tekercsre (29), mely eddig csak a bemeneti tekercsek (26 és 28) táplálását végezte. Másrészt viszont, mind a két kimeneti tekercs (29 és 30) használható a bemeneti tekercsek által igényelt teljesítmény biztosítására, pl. a kimeneti tekercsek (29 vagy 30) egyike a 2. ábrán bemutatott egyik FET (60), míg a másik kimeneti tekercs a másik FET (62) számára biztosítja a V feszültséget.

100

A termodinamikai megfontolásokkal kapcsolatban szeretnénk megjegyezni, hogy míg az elektromágneses generátor (10) működik, ez egy nyílt rendszer, nem pedig egy termodinamikai egyenlőség. A rendszer az állandó mágnes mágneses fluxusának statikus energiájából merít. Mivel az elektromágneses generátor (10) öntápláló, külső energia felvétele nélkül működik, ezért a rendszer termodinamikája egy nyílt disszipáló rendszer, mely környezetének az energiáját - ebben az esetben az állandó mágnesben tárolt mágneses fluxusenergiáját - átveszi, összegyűjti majd szétszórja (disszipálja). Az elektromágneses generátor (10) folyamatos használata az állandó mágnes mágnesességének elvesztését eredményezi. Az állandó mágnes anyaga ezért lehetőleg a Föld olyan ritka elemeiből tevődjön össze, mint vas, neodium és bór, mivel az ilyen mágnesnek viszonylag hosszú ideig megmarad a mágnesessége. Jelen elektromágneses generátor ezért nem egy örökmozgó, hanem egy olyan rendszer, melyben az állandó mágnes által kisugárzott fluxust elektromos árammá alakítjuk, mely egyrészt a készüléket, másrészt pedig a rákapcsolt terhelést táplálja. Ez a nukleáris reaktorokhoz hasonlítható, ahol a tápláló anyag sugároz ki energiát, mely a láncreakciót fenntartja, ezáltal fűtve az elektromosságot generáló vizet.

9. ábra. Az elektromágneses generátor második verziójának keresztmetszete

101

A 9. ábrán az elektromágneses generátor (130) második verziójának keresztmetszetét láthatjuk. Ez az elektromágneses generátor (130) nagyon hasonlít az első verziójú elektromágneses generátorhoz (10), annyi különbséggel, hogy az első verzióban a mágneses mag (132) a 134. jelű vonal mentén összekötött két félből állt, melynél mind a két kimeneti tekercs (135) egy műanyag orsóra (136) lett tekercselve, még mielőtt az orsó (136) a mag (132) lábaira (137) lett volna helyezve. A 9. ábrán azt is láthatjuk, hogy az egyik bemeneti tekercs (138) máshol helyezkedik el. Az 1. ábrán bemutatott példában azt is látjuk, hogy mind a két bemeneti tekercs (26 és 28) a mágneses mag (16) felső részén volt elhelyezve, miközben a kialakult mágneses mezők északi pólusai a bemeneti tekercsek (26 és 28) belső felénél (31 és 32) jelentkeztek. Ezek az északi pólusok így az állandó mágnes (12) északi pólusához (14) estek a legközelebb. A 9. ábrán bemutatott példában az első bemeneti tekercs (26) elhelyezkedése megegyezik az 1. ábrán bemutatott példával, a második bemeneti tekercs (138) viszont az állandó mágnes (12) déli pólusa (140) mellé lett helyezve. A második bemeneti tekercs (138) déli mágneses pólusa a tekercs belső felére (142) esik. Mikor a bemeneti tekercs (138) be van kapcsolva, akkor az állandó mágnes (12) fluxusa a baloldali mágneses áramból (20) a jobboldali mágneses áramba (18) irányítódik.

A 10. és a 11. ábra olyan elektromágneses generátort (150) mutat be, mely a második megvalósítás első verziója alapján készült. A 10. ábra felülnézetben, míg a 11. ábra elölnézetben mutatja a generátort.

102

10. ábra. Elektromágneses generátor felülnézetben (a második megvalósítás első verziója)

11. ábra. Elektromágneses generátor elölnézetben (a második megvalósítás első verziója)

Az ez elektromágneses generátor (150) minden sarkán tartalmaz egy-egy kimeneti tekercset (152 és 153), valamint egy állandó mágnest (154), mely a kimeneti tekercsek között húzódik minden irányban. A mágneses mag (156) egy felső lemezt (158), egy alsó lemezt (160) és egy négyzetes távtartót (162) tartalmaz, mely a kimeneti tekercsek (152 és 153) között húzódik minden irányban. Mind a felső (158), mind pedig az alsó lemez (160) tartalmaz központi rekeszeket (164). 103

Minden egyes állandó mágnes (154) azonos módon van elhelyezve, tehát az északi pólusuk a felső lemez (158) felől található. A nyolc bemeneti tekercs (166 és 168) a felső lemez (158) körül, a kimeneti tekercsek (152 és 153) és az állandó mágnesek (154) között vannak elhelyezve. Minden egyes bemeneti tekercs (166 és 168) úgy van elhelyezve, hogy a végeiken kialakuló mágneses pólus a szomszédos állandó mágnesek (154) pólusainak megfelelőek legyenek. Így a bemeneti tekercsek (166) bekapcsolásakor az állandó mágnesek (154) mágneses fluxusai a szomszédos kimeneti tekercsekből (152) a másik kimeneti tekercsekbe (153) irányítódnak, a bemeneti tekercsek (168) bekapcsolásakor pedig az állandó mágnesek (154) mágneses fluxusai a szomszédos kimeneti tekercsekből (153) a másik kimeneti tekercsekbe (152) irányítódnak. Az első csoport bemeneti tekercsei (166) és a második csoport bemeneti tekercsei (168) váltakozva energizálódnak, ahogy erről már az 1. ábra kapcsán beszéltünk. A kimeneti tekercsek első csoportjában (152) ennek megfelelően az impulzusok első csoportja által, míg a kimeneti tekercsek másik csoportjában (153) az impulzusok második csoportja által indukálódik áram. Tehát, a bemeneti tekercseken (166) keresztül folyó áram az állandó mágnesekből (154) áramló fluxus növekedését idézi elő a távtartókon keresztül (162) a kimeneti tekercsekben (153), míg a másik kimeneti tekercsekben (152) a fluxus csökkenését. Másrészt viszont, a másik bemeneti tekercseken (168) keresztül folyó áram az állandó mágnesekből (154) áramló fluxus növekedését idézik elő a távtartókon keresztül (162) a kimeneti tekercsekben (152), míg a másik kimeneti tekercsekben (153) a fluxus csökkenését. Míg a 10. ábrán és a 11. ábrán bemutatott példában a felső lemezen (158) elhelyezett összes bemeneti tekercs (166 és 168) fel van tüntetve, az is egyértelmű, hogy ezen bemeneti tekercsek (166 és 168) némelyike az alsó lemezen (160) is el lehetne helyezve, ahogy ezt a 9. ábrán is láthatjuk.

A 12. ábra olyan elektromágneses generátor (170) felülnézetét mutatja be, mely a második megvalósítás második verziója alapján készült.

104

12. ábra. Elektromágneses generátor felülnézetben (a második megvalósítás második verziója) Ebben a verzióban az a különbség, hogy mind a felső (172), mind pedig az alsó lemez (nincs feltűntetve) kör alakú, míg az állandó mágnesek (174), a távtartók (176) és a kimeneti tekercsek (178) henger alakúak. A bemeneti tekercsek (180) elhelyezkedése és kapcsolása megegyezik a 9. ábrával és a 10. ábrával kapcsolatos leírásokban ismertetett móddal. Jelen találmányban az alkalmazott mágneses mag lehetőség szerint nanokristály ötvözetből vagy amorf ötvözetből készüljön, az anyaga pedig legyen lemezekből összerakva. Például a mágneses mag lehet kobalt-niobium-bór ötvözet vagy más vasalapú mágneses ötvözet. Az állandó mágnes anyaga lehetőleg a Föld ritka elemeit tartalmazza, például samarium kobalt vagy vas, neodium és bór kombinációja legyen. A találmány itt még tovább folytatódik, de az már csak az eddig elmondottak ismétlése, ezért azt nem fordítottam le.

A M.E.G. működésének fizikai magyarázata

A M.E.G. szabadalomban olvashattuk, hogyan is épül fel a Mozgás nélküli Elektromágneses Generátor és röviden a működési elvről is szó esett. Ezen az oldalon azonban röviden összefoglaljuk, hogyan lehetséges ez az egynél nagyobb hatásfok.

105



Az első oka ennek a nagyszerű hatásfoknak az, hogy nem vezetünk annyi áramot a bemeneti tekercsekbe, ami telítené a vasmagot. A telítődés során ugyanis a primer tekercsekben folyó áram változása nem okoz ugyanakkora energiájú változást az elektromágneses mezőben, aminek következtében a szekunder tekercsekben már ez a csökkentett energiájú elektromágneses mező indukálna - kevesebb - áramot.



A második ok az, hogy az impulzusok szélessége (időtartama) optimális. Ez azt jelenti, hogy a felfutó és lefutó élek által generált elektromágneses mező változás se nem túl gyors, se nem túl lassú. Ha túl gyors lenne, akkor a felfutó él által előidézett fluxus-változást a lefutó él energiájának egy része lerontaná, ha pedig túl lassú lenne, akkor egy olyan holt idő alakulna ki, ami alatt a vezérlő impulzus állandó energiát venne fel az áramforrásból, viszont - az állandó értéke miatt - ez nem okozna fluxus-változást. Ez tehát csak veszteség lenne.



A harmadik ok pedig az, hogy a M.E.G. készülék egy állandó mágnest is tartalmaz, aminek a mágneses energiáját a kimeneten felhasználjuk. Ez az irányított mágneses energia alkotja a többletenergia jelentős részét, de nem csak ez. Mint majd később látni fogjuk, Naudin kipróbálta azt is, hogy a kísérlet közben kivette az állandó mágnest a vasmagból, majd újból visszahelyezte. Az állandó mágnes nélkül is egynél nagyobb hatásfokot tapasztalt, de a mágnes visszahelyezése után ez jelentősen megugrott.



Azt is érdemes még megjegyezni, hogy a M.E.G. hatásfoka a bemeneti feszültség növekedésével folyamatosan növekedett. Ez azzal magyarázható, hogy az alacsonyabb feszültségeknél nagyobbak a bemeneti oldalon fellépő veszteségek. A feszültséget növelve a bemeneti feszültség hasznos része növekszik a veszteségekhez képest, ami a hatásfok növekedését eredményezi.



Még egy fontos feltétel: a kimeneti tekercsek terhelése egy nemlineáris terhelő-ellenállás kell legyen, aminek az ellenállása a feszültség növekedésével növekszik. A nemlineáris ellenállás előállításáról később lesz szó.

Végezetül következzen egy animáció, ami a M.E.G. működési elvét mutatja be.

106

A bemeneti tekercsekre jutó impulzusokat a tekercs zöld színe mutatja. A vasmag színei a mágneses indukció nagyságát mutatják. A legkisebb indukciót a fehér szín, míg a legnagyobbat a piros jelzi.

A következő oldalon Naudin M.E.G. készülékéről olvashatsz.

Naudin M.E.G. készüléke

J. L. Naudin is épített egy M.E.G. készüléket, s igen jó hatásfokot ért el. Mivel Naudin nem mellékelt sok szöveget a képekhez, ezért inkább én fűztem megjegyzéseket hozzájuk.

Mint azt Naudin leszögezte, az itt látható képek a saját mérési eredményeit tükrözik, nem Thomas Bearden-ét. A most ismertetésre kerülő készülék már a harmadik verzió. Az előző két verzióban Naudin nem tudott 0,96-0,97-nél jobb hatásfokot elérni, s a bemeneti és kimeneti áram és

107

feszültséggörbék se voltak pontosan olyanok, mint a M.E.G. szabadalomban látható görbék. Ezért ezekkel a kísérletekkel itt nem is foglalkozunk. Először ismerkedjünk meg az elektronikával. A kapcsolási rajzot az 1. ábrán láthatod.

1. ábra. A kapcsolási rajz (Naudin 3. verziója)

A bemeneti tekercsek (L1 és L2) menetszáma 100, a vezetékek átmérője 0,5 mm (AWG 24). A kimeneti tekercsek (L3 és L4) menetszáma 1500, a vezetékek átmérője 0,457 mm (AWG 26). Az áramkör lelke egy TL494CN impulzusszélesség modulátor IC. A kapcsolás azért ilyen egyszerű, mert ez az IC magában foglal egy állítható frekvenciájú oszcillátort és egy flip-flopot, valamint kimeneti jelerősítőket. Az IC kimeneti jeleit egy-egy BUZ11 jelű FET erősíti fel a bemeneti tekercsek számára. Az áramkör egy 25 V-os tápfeszültségről üzemel, ez határozza meg a bemeneti tekercsekre jutó maximális feszültség értékét is. A kapcsolási rajzból kitűnik, hogy itt Naudin a kimeneti teljesítmény egy részét nem vezette vissza a bemenetre, mivel ezzel kapcsolatban bizonyos nehézségek léptek fel. (Erről lejjebb még ejtünk pár szót!)

108

A vasmag és a tekercsek méretezése a 2. ábrán látható.

2. ábra. A vasmag és a tekercsek méretei

A vasmag szalagos magból készült, melynek típusa MetGlas AMCC-320.

3. ábra. A szalagos vasmag két különböző nézetben 109

A MetGlas vasmagról további adatokat itt olvashatsz. A kész M.E.G. készüléket a 4. ábrán láthatod.

4. ábra. A kész M.E.G. készülék A baloldali dobozban a vezérlő elektronika található, jobboldalon pedig az összerakott és tekercsekkel ellátott vasmag látható. Az előtérben lévő két huzalellenállás biztosítja a kimeneti tekercsek terhelését.

A következő ábrákon a bemeneti és kimeneti jelek alakját vizsgálta Naudin egy Tektronix THS720P típusú oszcilloszkóppal. Az áramot (CH2) mind a bemeneti, mind pedig a kimeneti jelek -os kerámia és nem induktív ellenálláson keresztül mérte.

110

5. ábra. A bemeneti tekercsekre jutó feszültség, áram és teljesítményadatok Az 5. ábra adatai a következők: 

A kék vonal (CH1) a bemeneti feszültséget mutatja. Ennek átlagos értéke 28 V körül volt.



A sárga vonal (CH2) a bemeneti áramot mutatja. A csúcstól-csúcsig mért amplitúdó 250 mA körül volt.



A piros vonal (MATH) a bemeneti feszültség és áram alapján számolt bemeneti teljesítményt mutatja. A csúcstól-csúcsig mért amplitúdó 7 W körül volt. -ot jelent.

111

6. ábra. A kimeneti tekercsekre jutó feszültség, áram és teljesítményadatok A 6. ábra adatai a következők: 

A kék vonal (CH1) a kimeneti feszültséget mutatja. A csúcstól-csúcsig mért amplitúdó 1000 V körül volt.



A sárga vonal (CH2) a kimeneti áramot mutatja. A csúcstól-csúcsig mért amplitúdó 90 mA körül volt.



A piros vonal (MATH) a kimeneti feszültség és áram alapján számolt kimeneti teljesítményt mutatja. A csúcstól-csúcsig mért amplitúdó 25 W körül volt. -ot jelent.

Érdemes megfigyelni, hogy a kimeneti teljesítményt ábrázoló hullám periódusideje a fele a kimeneti áram és feszültség periódusidejének. Ennek okát az egyik Olvasó, Bence elmagyarázta: "Amikor először láttam a 6. ábrát, magam is csodálkoztam a teljesítmény frekvenciájának kétszereződésén. El is könyveltem magamban, hogy ott valami nincs rendben. Ez néhány hónapja volt. Ma jutott eszembe, hogy ha valamit két azonos frekvenciájú periodikus

112

jel szorzataként számíthatunk, annak periódusideje értelemszerűen fele lesz a kiindulási jelekének. ( Jelen esetben könnyen belátható, mert az áram és a fesz. fázisban vannak, de ez akkor is igaz, ha fáziseltérés van közöttük! ) Mellékeltem egy ábrát, (7. ábra) melyen zöld számokkal bejelöltem a nulla tengelyeket és időpontokat:

7. ábra. Bence magyarázata a teljesítmény periódusidejének megkétszereződésére

1. időpillanat: Fesz = 0 Áram = 0 Telj = 0 * 0 = 0

113

2. időpillanat: Fesz = +Umax Áram = +Imax Telj = (+Umax) * (+Imax) = Umax * Imax = Pmax 3. időpillanat: Fesz = 0 Áram = 0 Telj = 0 * 0 = 0 4. időpillanat: Fesz = -Umax Áram = -Imax Telj = (-Umax) * (-Imax) = Umax * Imax = Pmax Látható, hogy mialatt a feszültség illetve az áram 360°ot írt le, a teljesítmény már másodszor ismételte önmagát, vagyis 720°ot tett meg, ami két teljes periódus egy áram illetve feszültség periódus alatt! "

Naudin a kimeneti tekercseken mért feszültség és áram közötti fáziseltérést is megvizsgálta. Erre a célra egy PM3215 2x50 Mhz Philips típusú analóg oszcilloszkópot használt.

114

8. ábra. A kimeneti tekercseken mért feszültség és áram fázisai

A M.E.G. készülék hatásfokának a meghatározására Naudin egy 9 W-os fénycsövet kötött az egyik kimeneti tekercsre terhelésként. Azt láthatod a 9. ábrán.

9. ábra. A M.E.G. készülék egyik kimeneti tekercsének a terhelése egy 9 W-os fénycső A bemeneti teljesítmény a tápegységből felvett teljesítmény alapján lett meghatározva...

115

10. ábra. A bemeneti teljesítmény meghatározása ...A kimeneti teljesítmény pedig az oszcilloszkóp adatai alapján.

11. ábra. A kimeneti teljesítmény meghatározása Naudin a következőket írta a hatásfok számolásával kapcsolatban: 

A M.E.G. készülék, tehát az elektronika és a tekercsek terhelés nélkül 1,75 W teljesítményt vettek fel a tápegységből.



Mikor a 9 W-os fénycsövet az egyik kimeneti tekercsre kapcsolta, akkor a teljesítményfelvétel 3,25 W-ra emelkedett (P = 25 V * 0,13 A = 3,25 W). Ebből következően a lámpára jutó tényleges bemeneti teljesítmény csak 3,25 - 1,75 = 1,5 W volt.



A kimenetre kapcsolt lámpa mért átlagos teljesítményfelvétele 6,764 W volt.



116

A M.E.G. szabadalomban a 8. ábrán bemutatott bemeneti feszültség-hatásfok görbén is 2 körüli hatásfokot láthatunk a 25 és 50 V-os feszültségtartományban. A szabadalom azt is említi, hogy a hatásfok a bemeneti feszültség növekedésével javul, sőt, ha a hatásfok görbéjét alaposabban szemügyre vesszük, akkor jól látszik, hogy ez a hatásfok exponenciálisan növekszik a bemeneti feszültség növelésének hatására. Mindebből nyilvánvaló, hogy a nagyobb bemeneti feszültség alkalmazása a célszerűbb. Ezt mutatja a 11. ábra is.

11. ábra. Naudin kísérleteinél mért bemeneti és kimeneti teljesítménygörbék a bemeneti feszültség függvényében

Mivel a kimeneti és bemeneti tekercsek menetszámának aránya N = L3 / L1 = 1500 / 100 = 15, ezért a kimeneti feszültség átlagértéke 25 V * 15 = 375 V lenne a hagyományos transzformátoroknál. Ezzel szemben itt csak 255,3 V-os átlagfeszültséget kaptunk. A kimeneti áramnak viszont 0,13 A / 15 = 0,0087 A = 8,7 mA-nak kellene lennie, Naudin viszont 27,23 mA-t kapott (lásd a 11. ábrát). A Naudin által alkalmazott frekvenciát az oszcilloszkópos képek alapján is kiszámolhatjuk, ahol a

117

0,000042 = 23809,5 Hz, tehát az alkalmazott frekvencia valahol 23 és 24 kHz körül volt. Az első két kísérletében Naudin jóval kisebb frekvenciákat használt, de azokkal nem járt eredménnyel. Ehhez a magasabb frekvenciához viszont már megfelelő anyagból készült vasmag szükséges. Mint feljebb már említettük, Naudin MetGlas AMCC-320 típusú vasmagot használt.

A kísérletek leírását Naudin a következő megjegyzésekkel zárta: 

"A kimeneti jeleket oszcilloszkóppal mértem és különböző egyéb módszerrel is leellenőriztem (analóg és digitális szkópokkal és multiméterekkel), de ettől függetlenül még előfordulhatnak mérési pontatlanságok.



A kimeneti feszültség és az áram azonos fázisban vannak (lásd a 8. ábrát).



A fenti mérésekhez hasonló eredményekhez csak akkor juthatunk, ha a terhelő ellenállás -os, nem induktív, 5 W-os szénellenállás) "előkezelt".



Az alkalmazott frekvencia 20 kHz-volt, a kimeneti feszültség csúcstól-csúcsig mért amplitúdója pedig több, mint 1000 V.



A kapcsoló impulzus négyszög alakú, 50 %-os kitöltési tényezővel.



A két bemeneti tekercset váltakozva kell bekapcsolni.



Ferrit mágnest használtam és közben azt figyeltem meg, hogy mikor a mágnest behelyeztem a helyére és a bemeneti tekercsek fluxusai keresztirányú kaput alkottak, akkor a kimeneti jel jelentősen felerősödött.



Az RLoad terhelő-ellenállás gyorsan felmelegedett a M.E.G. bekapcsolása után.



A legtöbb esetben a mért "látszólagos" teljesítmény a valóságban nagyobb volt, mivel az un. Joule hatás következtében a teljesítmény legnagyobb része elektromágnesesség formájában lett kisugározva.



Egy elektromos Teslamérővel 16 kHz-nél 2,8 miliTeslát mértem az RLoad közvetlen közelében.



Egy elektromos térerősségmérővel 1250 V/m-t mértem 50 cm-re az RLoad-tól.



-sugarakat.



Légy óvatos, mikor a M.E.G. közelében dolgozol, mivel az erős elektromágneses sugárzással rendelkezik."

Naudin készülékének angol nyelvű leírását itt találod.

118

Néhány jó tanács a M.E.G. építőknek Jon Flickinger-től: "Ez az információ mindazoknak szól, akik már foglalkoznak a M.E.G. építésével vagy tervezik, hogy megépítenek egy ilyen készüléket. Az itt következő tanácsok a sok-sok órai kísérlet során leszűrt eredményeimet tartalmazzák. Időpocsékolás akármilyen lineáris terhelő ellenállás segítségével mérni a M.E.G. teljesítményét, ha a többletenergiát akarod meghatározni. A kimeneti terhelésnek nem reaktív és nem lineáris terhelésnek kell lennie. Ennek az ellenállásnak növekednie kell a feszültség növekedésével, a teljesítményét pedig a kimeneti feszültség és áram alapján számolhatjuk ki. Ha közönséges ellenállással terheled le a M.E.G. készülékedet, azt fogod tapasztalni, hogy a hullámforma nem egyezik meg sem a Bearden, sem a Naudin által bemutatott hullámformákkal! Csak nem lineáris terhelés és helyesen "behangolt" M.E.G. esetén fogsz látni egy közel szinusz alakú félhullámot a bemeneti tekercseknél. (Erről a következő oldalon még szó lesz.) Nem lineáris terhelés és helyesen "behangolt" M.E.G. készülék, valamint megfelelő mérőműszerek esetén tudsz mérni 1-nél jobb hatásfokot. Úgy tűnik, hogy a kimeneti tekercsekben először kialakul a feszültség, s csak utána kezd átfolyni az áram a terhelésen. Ez megegyezik Tom Bearden ezen eszközzel kapcsolatos nyilvános kijelentésével. A probléma most már csak az, hogy ezt a plusz teljesítményt hogyan lehetne valamilyen hasznos munkára fordítani. Nekem úgy tűnik, hogy a M.E.G. alacsonyabb szekunder-feszültséggel is működhet, s ha a terhelés helyesen van megtervezve, még akkor is 1-nél jobb hatásfokot tudnánk elérni. Erre kell fókuszálnia mindenkinek, aki ezzel a projekttel foglalkozik. Javaslatok: 1. Amit meg kellene próbálni, az egy közönséges nem-lineáris, különböző feszültségekre kalibrált MOV (Metal Oxid Varistor) vagy "tranziens absorber"-ek (átmeneti elnyelők). Én Panasonic ZNR10K621U-kat használtam, amikkel a hatásfok a tekercsek menetszámának és a tápfeszültségnek a függvényében 1,75 és 5 között változott. 2. Használj olyan FET-et, ami a BUZ11-nél magasabb Vds feszültséget is elvisel. Egy csak 50 V-os Vds feszültséget elviselő eszközben a primer tekercsek kikapcsoláskor keletkező

119

impulzus lavinahatást okoz, ami a FET túlzott felmelegedését eredményezi. Használj olyan FET-et, melynek Vds feszültsége meghaladja a 200 V-ot és 4 A-t. 3. A tápegység legyen állandó áramot biztosító áramgenerátor, mely rövidzár-védelemmel is el van látva. 4. Nem tudom eléggé kihangsúlyozni a kimeneti tekercsekben jelentkező magas feszültséggel kapcsolatos biztonsági szempontokat. Kezeld elővigyázatosan a nagyfeszültséget!! Győződj meg arról, hogy a kimeneti tekercsre kapcsolódó mérőeszközeid képesek elviselni a fellépő nagyfeszültséget. 5. SOHA NE KAPCSOLD BE A TÁPFESZÜLTSÉGET, HA A M.E.G. KIMENETÉHEZ NINCS TERHELÉS KAPCSOLVA, MIVEL A NYÍLT ÁRAMKÖR FESZÜLTSÉGEI AKÁR HALÁLOS KIMENETELŰ ÁRAMÜTÉST IS OKOZHATNAK!"

Ezeket a jó tanácsokat angol nyelven itt találod. --- In jlnlabs@y..., Jon Flickinger <jonfli@i...> wrote: To All,

This information is to all those presently involved in or thinking about an attempted MEG replication. I'm expressing opinions that I've come to from the results I've obtained after spending many lab hours with many variations in topology and circuitry. In no way am I de-potentializing the MEG (pun intended) but simply trying to share what I've learned about the device for the good of the whole!

IMHO, it is a waste of time to attempt power measurements of the MEG standard load resistors (that is, any linear resistive device) if one expects to see any excess energy. The output loads must be resistive (non-reactive) and nonlinear. The resistance must decrease with increasing voltage and the power must be calculated from the output voltage and current. Those of you powering up your MEG for the first time with pure resistive loads, will find the waveforms do not match Bearden's nor JLN's! Only with nonlinear loads and a properly "tuned" MEG will you see the near half sine current waveform in your primary coils. 120

With nonlinear loads and a properly setup MEG, you will measure COP's >1 with the proper measurement tools and techniques. In general, the MEG seems to like voltage build up in the secondary windings before supplying current to the load!

If so, this would seem to align with Tom Bearden's public disclose of this device! The problem now lies in the utilization of this excess power to do some useful work. It would appear to me that the MEG can be run with lower secondary voltages and properly designed loads and still yield COP's >1. In fact, this should be a focal point for anyone doing this project.

Suggestions-

1) A common nonlinear load device to try would be various voltage rated MOV's or transient absorbers. I used Panasonic ZNR10K621U's for COP's ranging from 1.75 to 5 depending on coil turns and supply voltage. Ask JLN how he "conditioned" his carbon load resistor as I don't know. ( JLN Answer, see at : http://jnaudin.free.fr/html/negres.htm )

2) Use a higher spec'd device for Vds than the BUZ11. With only a 50 v rating for Vds, this device avalanches on the primary turn off flyback phase and results in abnormal heating. Use a device with a Vds >200 volts and an Id >4 amps.

3) The power supply can also be a constant current source and will actually provide some measure of safety if disaster strikes in the switching circuitry!

121

4) I can't stress strongly enough the safety issues regarding the high output voltages one will encounter on the secondaries! USE CAUTION! Be sure your measurement devices connected to any portion of the secondaries are capable of withstanding the voltages you will encounter.

5) NEVER POWER UP A MEG WITHOUT LOADS CONNECTED AS THE OPEN CIRCUIT VOLTAGES CAN BE LETHAL AND DESTRUCTIVE!

I can now understand why the MEG presents certain problems in achieving a self-running state and it may not be necessary as Tom Bearden has recently tried to point out!

If anyone should experience valid COP's >1 with standard linear loads, please speak out!

Regards,

Jon Flickinger

A következő oldalon a terhelő ellenállás "előkezeléséről" olvashatsz.

A terhelőellenállás "előkezelése"

Szó esett arról, hogy Naudin egy bizonyos módon "előkezelte" a terhelő ellenállásokat. Itt megtudhatod, hogyan teheted ezt meg Te is. 122

J.L.Naudin a következőket írta: "A következőkben egy olyan módszerrel ismerkedhetsz meg, melynek segítségével saját magad készíthetsz egy nem lineáris ellenállást közönséges szénellenállásból. Ennek az alkatrésznek néhány érdekes tulajdonsága van, pl. magas az ellenállása egyenáram esetén, viszont váltakozó áram és nagyfeszültség (> 1000 V) esetén az ellenállása alacsony.

A szükséges anyagok: 

legyen.

1. ábra. Az "előkezelendő" új szénellenállás



20 kV-os pulzáló, 80 KHz-es egyenáramot biztosító nagyfeszültségű tápegység. (Ezt később ismertetem.)

123

2. ábra. Nagyfeszültségű tápegység

A folyamat leírása: 

A teljesen új szénellenállás egyik oldalát kapcsold a nagyfeszültségű tápegység 0 V-jára, a másik oldalát pedig egy 6 mm-es résen keresztül a nagyfeszültség másik oldalára, úgy, hogy ott szikra keletkezhessen.



Kapcsold be a tápegységet és állítsd be a lehető legnagyobb szikraközt.



Azt fogod észrevenni, hogy a sárga színkód folyamatosan narancssárgára változik. Ez az ellenállás felmelegedését jelzi.

124

3. ábra. A sárga színkód és a szikraköz



Észre fogod venni, hogy a szikra kb. 1 perc múlva eltűnik.



Kapcsold ki a tápfeszültséget és ellenőrizd le az ellenállás értékét. Körülbelül 300 k -osnak kell lennie. Ha nem annyi, akkor végezd el a nagyfeszültséggel történő előkezelést még egyszer.

Az előkezelt ellenállás most már készen áll a M.E.G. készüléken történő tesztelésre. Az 1. ábrán ugyan 220 k -os és 0,5 W-os ellenállást használtam demonstrációs célokra, Te viszont használj 100 k -os és 5 W-os ellenállást."

4. ábra. Az ellenállás értéke az előkezelés előtt és után

Naudin a következő kapcsolást használta nagyfeszültségű tápegységként:

125

5. ábra. A nagyfeszültségű tápegység kapcsolási rajza

Az alkatrészek adatai a következők: 

L1 - 25 menet 0,4 mm átmérőjű rézvezetékből



L2 - 6 menet 1 mm átmérőjű rézvezetékből



L3 - A TV készülék sorkimenő transzformátorának szekunder tekercse



A vasmag 10 mm átmérőjű és 115 mm hosszú ferritrúd



A szikraköz 6 mm



A vezérlő tranzisztor 2N3055A



A tápfeszültség 12 V-os és legalább 4 A-t kell tudnia leadni (Ehhez pl. egy autóakkumulátor teljesen megfelelne.)

Az "előkezelés"-ről szóló anyagot innét fordítottam le.

Az előkezelt ellenállás karakterisztikáit a következő ábrák szemléltetik.

126

6. ábra. Az előkezelt ellenállás értéke a feszültség függvényében

7. ábra. Az előkezelt ellenálláson eső feszültség az áram függvényében 127

8. ábra. Az előkezelt ellenálláson eső feszültség a teljesítmény függvényében

A fenti 3 ábrát innét töltöttem le.

Metal Oxid Varistor (MOV) Az előző oldalon arról is szó volt, hogy un. Metal Oxid Varistor-t (MOV) is lehet használni terhelésként. Ezek olyan alkatrészek, melyek ellenállása a feszültség növekedésével szintén növekszik, ezért a MOV-okat feszültség-stabilizátorokban alkalmazzák. A következő ábrán egy MOV tipikus áram-feszültség diagramját láthatjuk.

128

9. ábra. egy MOV tipikus áram-feszültség diagramja

A következő oldalon a ritka földfém mágnesekről olvashatsz.

A ritka földfém alapú mágnesekről

Mint a M.E.G. szabadalomban olvashattuk, a legkiválóbb mágnes a ritka földfémekből készült mágnes, mely Neodímium – vas - bór vagy Szamárium-Kobalt ötvözet. Ezekről a mágnesekről olvashatsz ezen az oldalon. Neodímium – vas - bór típusú mágnesek A Neodímium – vas - bór típusú mágnesek azon ritka földfém alapú mágnesek egyike, amely minden eddigi mágnes koercitív erejét és energiaszorzatát meghaladja. Ennélfogva mint porkohászati termék, a ritka földfém alapú mágnesek újabb generációját képviseli. NdFeB típusú

129

mágnesek kifejezett előnye a kisebb méret és tömeg mellett a nagyobb megbízhatóság és a kiváló mágneses tulajdonságok. Az NdFeB típusú mágnesek felületvédelme lehet horgany (Zn), nikkel (Ni), festett. Ennek a mágnestípusnak felületvédelmet kell biztosítani, mert annak hiányában korrodálódik.

1. ábra. Neodímium – vas - bór típusú mágnesek

130

2. ábra. NdFeB demágnesezési görbéi

7.5 g/cm3 Curie hőmérséklet (T)

310°C

Rugalmassági együttható (E)

140 kN/mm2

Hajlítási ellenállás (Fe)

250 N/mm2

Nyomás ellenállás (Fp)

750 N/mm2

Keménység (Hv)

570 Vickers

Elektromos ellenállás (s)

150 mWcm

Speciális hőmérséklet (c)

440 J/Kg K

Hőmérsékleti vezetőképesség (I)

9 W/m K

1. táblázat. NdFeB néhány tulajdonsága

131

3. ábra. A Neodímium – vas - bór típusú mágnes összetétele

Szamárium-Kobalt Magasabb hőmérséklet tartományban elsősorban a stabilan működő Szamárium-Kobalt mágnesek használatát ajánljuk. A Szamárium-Kobalt mágnes anyagösszetétele miatt nem korrodálódik, ellenáll sav és lúg roncsoló hatásának.

8.4 g/cm3 Curie hőmérséklet (T)

720°C

Rugalmassági együttható (E)

180 kN/mm2

Hajlítási ellenállás (Fe)

120 N/mm2

Nyomás ellenállás (Fp)

1000 N/mm2

Keménység (Hv)

550 Vickers

Elektromos ellenállás (s)

55 mWcm

Speciális hőmérséklet (c)

360 J/Kg K

Hőmérsékleti vezetőképesség (I)

13 W/m K

2. táblázat. SmCo5 néhány tulajdonsága

8.3 g/cm3 Curie hőmérséklet (T)

800°C

132

Rugalmassági együttható (E)

120 kN/mm2

Hajlítási ellenállás (Fe)

120 N/mm2

Nyomás ellenállás (Fp)

800 N/mm2

Keménység (Hv)

640 Vickers

Elektromos ellenállás (s)

85 mWcm

Speciális hőmérséklet (c)

320 J/Kg K

Hőmérsékleti vezetőképesség (I)

12 W/m K

3. táblázat. SmCo17 néhány tulajdonsága

4. ábra. A Szamárium-Kobalt típusú mágnes összetétele

A ritka földfém mágnesekről az információt innét vettem. Ha a mágnes beszerezhetőségén gondolkozol, akkor itt kaphatsz bővebb felvilágosítást.

133

Az üzemanyag cellák

Bevezető

Az üzemanyag cellákról, vagy a hivatalosabb, bár kevésbé elterjedt nevükön tüzelőanyag elemekről egyre több információt hallunk a médiában szerte a világon. Ezek az információk azonban inkább csak tájékoztató jellegűek, a talajt készítik elő az eljövendő új elektromos (és hő) energiaforrás számára, s csak kevés olyan információt tartalmaznak, melyek saját üzemanyag cellák készítésére buzdítanák az embereket. Az üzemanyag cellák elektrokémiai energia átalakító berendezések, melyek a hidrogént és az oxigént alakítják vízzé, miközben elektromos áramot termelnek. A hagyományos akkumulátorokhoz hasonlóan itt is elektrokémiai reakció játszódik le, viszont az akkumulátorok a reakcióhoz szükséges kémiai anyagokat teljes mértékben önmagukban tárolják, így a reakciók lejátszódását követően - utánpótlás hiányában - a villamos energia termelés leáll. Az üzemanyag celláknál ugyanakkor az elektrokémiai reakcióhoz szükséges elemek (hidrogén és oxigén) folyamatosan áramlanak a cellákba, így azok addig termelnek áramot, amíg ez a folyam tart. Az itt következő oldalakon megismerkedünk az üzemanyag cellák kialakulásának történetével, működési elvével és típusaival, majd a házilag elkészíthető módszereket vizsgáljuk meg azzal a céllal, hogy Te is kedvet kapjál egy ilyen készülék megépítéséhez. Az üzemanyag cella története

Mielőtt

az

üzemanyag

cellák

működési

elvével

megismerkednénk,

röviden nézzük át a történetét.

Sir William Grove fejlesztette ki az első üzemanyag cellát 1839-ben Angliában. Az ezidőtájt végzett elektrolízises kísérletei vezettek ahhoz a készülékhez, amit később "üzemanyag cella"-ként ismert meg a világ. 134

Grove úgy gondolta, hogy ha az elektromos áram segítségével a vizet hidrogénra és oxigénra lehet bontani, akkor ennek a reakciónak a fordítottjával, azaz az oxigén és hidrogén egyesítésével valószínűleg áramot is lehet termelni. Ennek az elképzelésnek a letesztelésére két, egymástól hermetikusan lezárt üvegbe egy-egy platina csíkot helyezett. Az egyik üveg hidrogén, a másik pedig oxigén gázokat tartalmazott. Mikor ezeket a tartályokat híg sósavas oldatba merítette, áram kezdett folyni a két elektróda között, miközben víz képződött a gázokat tartalmazó üvegekben. A kapocsfeszültség megnövelésére Grove jó pár ilyen eszközt kötött sorba és létrehozta az un. "gázelem"-et.

1. ábra. William Robert Grove és az üzemanyag cellája. A rajzon öt "gázelem" soros kapcsolása látható, amellyel vizet bont a különálló cellában.

Ludwig Mond és Charles Langer kémikusok nevezték el ezeket a cellákat "üzemanyag cellának", mikor 1889-ben megkísérelték megépíteni az első gyakorlatban is jól alkalmazható készüléket. A kísérleteik során levegőt és ipari szén gázt használtak. A tudósok és mérnökök hamar megtanulták, hogy ennek az új technológiának a kereskedelmi hasznosítása sok akadályba ütközik. A XIX. század végére megjelentek a belsőégésű motorok és a fosszilis üzemanyagok széleskörű elterjedése az üzemanyag cellákat a tudományos kuriózum kategóriájába száműzte. Dr. Francis Thomas Bacon, az angliai Cambridge Egyetem mérnöke írta meg az üzemanyag cellák történetének következő fejezetét. 1932-ben Bacon újraélesztette és jópár módosítást is végrehajtott az eredeti - Mond és Langer által kifejlesztett - készüléken. Ilyen módosítások voltak például, hogy a drága platina elektródákat jóval olcsóbb, nikkel réteggel bevont fémekkel helyettesítette, a kénsavas elektrolitot pedig az elektródákat kevésbé roncsoló KOH-val váltotta fel. Ez a készülék mely a "Bacon cella" nevet kapta - volt az első alkáli üzemanyag cella (AFC). További 27 évnek

135

kellett eltelnie, mire Bacon egy ténylegesen is működő üzemanyag cellát tudott készíteni. 1959-ben Bacon bemutatta a készülékét, mely 5 kW villamos energiát termelt. Ez elegendő volt egy hegesztő üzemeltetésére.

2. ábra. Dr. Francis Thomas Bacon az 5 kW-os üzemanyag cellájával

Egy amerikai mezőgazdasági gépeket gyártó cég, az Allis-Chalmers egyik alkalmazottja, Harry Karl Ihrig szintén elkezdett érdeklődni az üzemanyag cella technológiája iránt. Az áttörés 1959 végén következett be, mikor bemutatta az első üzemanyag cellás járművet. 1008 db. cellát kötött össze, mellyel 15 kW villamos energiát termelve egy 20 LE-s traktort hajtott meg.

A jelenlegi technológia Az 1950-es évek végén és az 1960-as évek elején megújult az érdeklődés az üzemanyag cellák iránt. A NASA az akkoriban gyártandó ember vezette repülőgépek áramellátására keresett megoldásokat. A hagyomáyos akkumulátorok használatát már elvetették azok súlya miatt, a napenergia túl drága volt abban az időben, míg a nukleáris energiát túl kockázatosnak tartották. A NASA kutatói számára az üzemanyag cella tűnt a legjobb lehetőségnek, ezért szponzorálni kezdték a gyakorlatban is használható, jól működő üzemanyag cellák fejlesztését. Ezek az erőfeszítések vezettek az első protoncserélő membrános üzemanyag cellák (PEMFC) kifejlesztéséhez. 1955-ben, miközben a NASA a kutatásait végezte, a General Electric (GE) egyik tudósa módosította az eredeti üzemanyag cella konstrukciót. Willard Thomas Grubb perfluorozott polimer gyantás ioncserélő membránt használt elektrolitként. Három évvel később a GE egy másik kémikusa, Leonard Niedrach kieszelt egy módszert, amellyel erre a membránra platinát lehet diffundáltatni. Ez a készülék végül "Grubb-Niedrach üzemanyag cella" néven vált ismertté. A GE

136

és a NASA együttesen fejlesztette ki ezt a technológiát a Gemini űrprogram keretén belül. Ez volt az üzemanyag cella első kereskedelmi alkalmazása. Az 1960-as évek elején a repülőgép motorokat gyártó Pratt & Whitney cég megvásárolta a Bacon féle AFC szabadalom liszenszét. Azzal a céllal, hogy lecsökkentsék a súlyt és megnöveljék az üzemanyag cella élettartamát Pratt & Whitney tökéletesítette az eredeti Bacon féle kialakítást. Ennek eredményeként a cég megnyerta a NASA versenytárgyalását és ők szállították le az Apollo űrhajó számára az üzemanyag cellát. Az AFC-t azóta a legtöbb ember vezette űrprogramban széleskörűen használják. Az 1970-es évek alatt az üzemanyag technológiát a földi rendszerekhez kezdték fejleszteni. Az 1973 és 1979 közötti olaj embargó elősegítette az üzemanyag cellák kutatását, mivel az amerikai kormány a petróleum importtól való függőség megszűntetését akarta elérni. Számos cég és kormányzati szerv kezdett komoly kutatásokba az üzemanyag cellák hátrányos tulajdonságainak leküzdésére, hogy így a piacra dobhassanak megbízhatóan működő üzemanyag cellákat. Az 1970-es és 80-as évek alatt hatalmas erőkkel folytak a kutatások a szükséges anyagok kifejlesztésére, az optimális üzemanyag források meghatározására és a technológia árának drasztikus csökkentésére. Az 1980-as évek alatt az üzemanyag cella technológiája különböző alkalmazási területeken, pl. az autógyártásban lett tesztelve. Az évtized technikai áttörését az jelentette, mikor 1993-ban egy kanadai cég, a Ballard üzemanyag celláját alkalmazták egy járműben. Az utóbbi pár évben kórházakban és iskolákban is telepítettek üzemanyag cellákat. Az Amerikai Védelmi Minisztérium 30 PAFC rendszer telepítését támogatta, mely rendszer minden eleme 200200 kW villamos energiát termel, ezzel demonstrálva a technológia működőképességét valós körülmények között. Ezen kívül a legtöbb autógyár bemutatta az üzemanyag cellával ellátott autóit. Az első üzemanyag cellával ellátott buszok Chicagóban és Vancouverben lettek forgalomba állítva, miközben a többi Észak Amerikai és Európai városban a közeljövőben tervezik hasonló járművek üzembe helyezését.

Az üzemanyag cella működési elve

137

Ezen az oldalon az üzemanyag cellák működési elvéről olvashatsz. Azonban mielőtt elkezdenénk tárgyalni, hogyan is épülnek fel az üzemanyag cellák, ismételjük át a redoxi reakciókról tanultakat, hiszen az üzemanyag cellákban is redoxi reakciók játszódnak le.

A redoxi reakciók elektronátmenettel járó reakciók, melyek során egyidejű elektron leadás és felvétel történik. Az elektron leadást oxidációnak, az elektronfelvételt pedig redukciónak nevezzük. Az oxidáció során az oxidációs szám nő, a redukció során pedig csökken. Nézzük meg a következő példákat: 2 H2 => 4 H+ + 4 e- oxidáció O2 + 4 H+ + 4 e- => 2 H2O redukció Az oxidáció és redukció mindig egyidejűleg játszódik le és az elektronátmenet során megváltozik a részecskék töltése. Az oxidációs szám az adott anyagot felépítő atomok töltése. Gondolatban a nagyobb elektronegativitású atomhoz rendeljük a közös elektronpárt, s az így keletkezett ion töltésszámával egyezik meg az oxidációs szám. Az oxigén oxidációs száma az oxidokban (O2-): -2, a hidrogén oxidációs száma pedig (H+): +1. A molekulát felépítő atomok oxidációs számának algebrai összege zérus. Ha az oxidációt és redukciót térben szétválasztjuk, akkor a kémiai reakció energiatermelésre használható! A galvánelem és az üzemanyag cella olyan berendezések, melyek a kémiai energiát elektromos energiává alakítják át. Bennük önként végbemenő redoxi reakciók termelik az elektromos energiát. A redoxi reakciókról az információkat innét vettem.

Az üzemanyag cella a következő részekből áll: 138



Két elektródából (anódból és katódból)



Katalizátorból, mely a két elektróda egymás felé néző oldalán található



Elektrolitból (membránból), mely lehet szilárd vagy folyékony halmazállapotú

A következő ábrán az egyik legelterjedtebb, úgynevezett protoncserélő membrános üzemanyag

cella elvi rajza látható. 1. ábra. A protoncserélő membrános üzemanyag cella elvi rajza

A működési elv a következő: Az anódra adott nyomáson vezetett hidrogén molekulákat a platinából készült katalizátor szétválasztja hidrogén atomokra, majd az atomok elektronjait az anódra vezetve a H+ ionok a membránon átjutnak a katódhoz. A hidrogén ion egy pozitív töltésű protonból áll. A membránt ezért nevezik protoncserélőnek, mivel csak a hidrogén iont, azaz a protont engedi át, míg a negatív töltésű elektront nem. Az elektronok egy külső fogyasztón tudnak csak átjutni a katódba, miközben hasznos munkát végeznek. A katódra vezetett oxigén molekulák a katalizátor segítségével szintén lebomlanak oxigén atomokra, melyek az anódból - valamilyen fogyasztón keresztül - átáramló elektronokkal és a membránon átjutott hidrogén ionokkal egyesülve vizet alkotnak. Ezt a folyamatot a következőképpen írhatjuk le: Anód: 2 H2 => 4 H+ + 4 eKatód: O2 + 4 H+ + 4 e- => 2 H2O

139

Egyesített reakció: 2 H2 + O2 => 2 H2O A reakció során az egy cellán keletkező feszültség értéke kb. 0,7 V, a DC áramerősség pedig a másodpercenként átáramlott hidrogén és oxigéngázok mennyiségének a függvénye. Ha nagyobb feszültséget szeretnénk elérni, akkor több cellát kell sorba kapcsolnunk. Az üzemanyag celláknak több típusa létezik, melyeket az elektrolit (membrán) anyaga szerint csoportosíthatunk. A különböző elektrolitok különböző tulajdonságokkal ruházzák fel az üzemanyagcellát és a reakciók is különböző hőmérsékleten játszódnak le. Ennek megfelelően a felhasználási területük is változik az elektrolit függvényében. A következő táblázat (melyet innét vettem) az egyes üzemanyag cellákat hasonlítja össze.

Típusa AFC (alkáli) PEMFC (protonáteresztő)

Elektrolit 30 % KOH

oldat,

gél protonáteresztő membrán

DMFC (direkt protonáteresztő metanol)

PAFC (foszforsavas)

membrán

tömény foszforsav

Működési

Elektromos

hőmérséklet

hatásfok

80 °C

80 °C

80 - 130 °C

200 °C

Üzemanyag

elméleti: 70%

- tiszta H2

gyakorlati: 62%

- O2

elméleti: 68% gyakorlati: 50%

elméleti: 30% gyakorlati: 26%

elméleti: 65% gyakorlati: 60%

- tiszta H2 - O2 - levegő - metanol, - O2 - levegő - tiszta H2 - O2 - levegő - H2 - földgáz

MCFC (alkáli- lítium-karbonát, karbonátsó)

kálium-karbonát

650 °C

elméleti: 65%

- széngáz

gyakorlati: 62%

- biogáz - levegő - O2

140

- H2 - földgáz SOFC kerámia)

(oxid- yttrium-cirkon oxidkerámia

800 - 1000 °C

elméleti: 65%

- széngáz

gyakorlati: 62%

- biogáz - levegő - O2

1. táblázat. Az üzemanyag cellák összehasonlítása

Mint látjuk, az üzemanyag cellák katódjára oxigént vezetünk, mely nagy mennyiségben található a levegőben, így tulajdonképpen nem tiszta oxigént vezetnek a katódra, hanem levegőt (kivételt képez az AFC). Az anódra vezetett hidrogén már nem áll ilyen szabadon a rendelkezésünkre, azt elő kell állítani pl. a víz elektrolízise segítségével vagy valamilyen gázból, pl földgázból kell azt kinyerni speciális készülék, az un. reformer segítségével. Az elektródákon mérhető feszültségkülönbség nem nagy, 0,7 V körül van, ezért pl. 12 V-os feszültség eléréséhez 17 db cellát kell sorba kapcsolni. Ha a lakásunk, házunk villamos fogyasztóit szeretnénk táplálni az üzemanyag cellával, akkor még egy invertert is közbe kell iktatnunk, ami a mondjuk - 12 V egyenfeszültséget átalakítja 220 V 50 Hz-es váltakozó feszültséggé. A cellákban lejátszódó redoxi reakciónak azonban van egy mellékterméke is, mégpedig a hő. Az 1. táblázat harmadik oszlopában van feltűntetve az egyes elektrolitoknál felszabaduló hő. Ebből az is következik, hogy ha a ház elektromos fogyasztóinak a táplálását üzemanyag cellákkal oldjuk meg, akkor a felszabaduló hőt pl. vízmelegítésre, esetleg fűtésre is hasznosíthatjuk.

Az üzemanyag cella feszültsége

141

Az üzemanyag cellák feszültsége fontos paraméter számunkra. Hogy ez

a

feszültség

milyen

tényezőktől

függ,

azt

ezen

az

oldalon

vizsgáljuk meg közelebbről.

A hidrogén üzemanyag cellák energiája és elektromotoros ereje (EME) Az villamos energia-generátorok többségénél egyértelmű, hogy milyen energiaformát alakítunk át villamossá. Jó példa erre a szélgenerátor, ahol az energia forrása egyértelműen a levegő molekulák kinetikus energiája. Az üzemanyag celláknál már nem ilyen könnyű szemléletesen ábrázolni az energiákat.

1. ábra. Az üzemanyag cella bemeneti és kimeneti energiái

A villamos teljesítmény és a kimeneti villamos energia könnyen kiszámítható a következő jól ismert képletekkel: P = U * I és W = U * I * t A kémiai reakciókban résztvevő anyagok és a reakciótermék energiáit azonban már nem tudjuk ilyen egyszerűen kiszámolni, mivel a H2, O2 és H2O kémiai energiái kérdésesek, ezért olyan kifejezések használatosak, mint entalpia, Helmholtz függvény és Gibbs féle szabadenergia. Az üzemanyag cellák esetében a Gibbs féle szabadenergia fogalmát fogjuk használni, melynek meghatározása a következő: "A Gibbs féle szabadenergia az a - nyomás és/vagy hőmérséklet

142

változására fordított munkán kívül - fennmaradó energia, amit külső munkára lehet fordítani." Az üzemanyag cellában a "külső munka" az elektronok egy külső fogyasztón történő átmozgatását jelenti. Az entalpia a Gibbs féle szabadenergia plusz az entrópia energiája. A kémiai energiák ezen formája a mechanikában ismert potenciális energiához hasonlítható két fontos ok miatt. Az első ok az, hogy a nulla energiapont szinte bárhol meghatározható. Amikor kémiai reakciókkal dolgozunk, a nulla energiapontot a tiszta elemekre határozzuk meg annak normális halmazállapotában, szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson (25 °C; 0,1 MPa). Ezen energiaszintek meghatározásakor a "Gibbs féle szabadenergia" kifejezés helyett inkább a "Gibbs féle szabadenergia kialakulás" (Gf) kifejezést használjuk. Egy közönséges hidrogén üzemanyag cellánál, mely szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson működik, a "Gibbs féle szabadenergia kialakulás" során a bemeneti értékeket nullának vesszük. A potenciális energiával való második párhuzam az, hogy számunkra az energia megváltozása a lényeges. Az üzemanyag cellában a Gibbs féle szabadenergia kialakulásának a változása a fontos, azaz a Gf, mert ez határozza meg a kibocsátott energiát. Ez a változás a kémiai reakció termék Gibbs féle szabadenergiájának és a kiinduló anyagok Gibbs féle szabadenergiájának a különbsége. Gf = Gftermék - Gfkiinduló Hogy az összehasonlítás még könnyebb legyen, a mennyiségeket mólban számítjuk. Ezt kisbetűvel és felső vonallal jelöljük, pl. (gf )H2O a víz egy móljára jellemző Gibbs féle szabadenergia kialakulás értéke. Vizsgáljuk meg az üzemanyag cellában lejátszódó alapvető reakciót: 2 H2 + O2 -> 2 H2O ami megegyezik a következővel: 1 H2 + - O2 -> H2O 2

143

A reakciótermék egy mól H2O, a kiinduló anyagok pedig egy mól H2 és fél mól O2. Ebből következik, hogy: gf = gftermék - gfkiinduló azaz: 1 gf = (gf )H2O - (gf )H2 - -- (gf )O2 2 Ez az egyenlet egyszerűnek tűnik, ugyanakkor a Gibbs féle szabadenergia kialakulás nem állandó, a hőmérséklettől és a halmazállapottól is függ. A következő táblázat a gf értékeit tükrözi a hidrogén üzemanyag cellák esetében. A reakciótermék (víz)

Hőmérséklet

gf

Folyékony

25 °C

-237,2 kJ/mól

Folyékony

80 °C

-228,2 kJ/mól

Gáz

80 °C

-226,1 kJ/mól

Gáz

100 °C

-225,2 kJ/mól

Gáz

200 °C

-220,4 kJ/mól

Gáz

400 °C

-210,3 kJ/mól

Gáz

600 °C

-199,6 kJ/mól

Gáz

800 °C

-188,6 kJ/mól

Gáz

1000 °C

-177,4 kJ/mól

halmazállapota

1. táblázat. A gf értéke különböző hőmérsékleteken

Az értékek előjele azért negatív, mert energia kibocsátásról van szó. Ha nem lennének veszteségek az üzemanyag cellában, pontosabban fogalmazva ha a folyamat reverzibilis lenne, akkor a teljes Gibbs féle szabadenergia villamos energiává alakulna. A gyakorlatban azonban ennek az energiának egy része hővé alakul.

144

Határozzuk meg a reverzibilis üzemanyag cella nyílt áramköri feszültségét (NyÁF). Tudjuk, hogy a külső áramkörben terjedő elektronok közül minden egyes vízmolekula kialakulásához két elektron szükséges, melyet két hidrogén atom ad le. Ebből következik, hogy egy mól hidrogén esetén 2N elektron halad a külső áramkörben, ahol N az Avogadro féle szám. Mivel egy elektronnak a töltése -e, ezért a külső áramkörben folyó töltés: Q = -2 * N * e = - 2 * F ahol: 

F - a Faraday féle szám: 96 485 C/mól.

Ha U az üzemanyag cella feszültsége, akkor a töltések külső áramkörben való átmozgatására fordított munka a következőképpen határozható meg: We = töltés * feszültség = -2 * F * U Ha a rendszer reverzibilis, azaz nincsenek veszteségek, akkor ez a villamos munkavégzés megegyezik a felszabaduló Gibbs féle szabadenergiával: gf = - 2 * F * U tehát: -gf U = ------2 * F Ez az alapvető egyenlet határozza meg az elektromotoros erőt (EME), vagyis az üzemanyag cella nyílt áramköri feszültségét. Vegyünk egy példát, ahol a működési hőmérséklet 200 °C. Ekkor gf = -220 kJ/mól, így: 220 000 J/mól U = ------------------ = 1,14 V 2 * 96 485 C/mól 145

Vegyük figyelembe, hogy ez az érték teljesen reverzibilis feltételek mellett, tiszta hidrogén és oxigén gáz esetén és normál légköri nyomáson (0,1 MPa) érvényes. A gyakorlatban ez a feszültség alacsonyabb értéket vesz fel.

Reverzibilis, irreverzibilis folyamatok és veszteségek Egy egyszerű reverzibilis folyamatot mutat a következő ábra.

2. ábra. Egyszerű reverzibilis folyamat

Az A állapotban a golyó nem rendelkezik kinetikus energiával, viszont a potenciális energiája: Ep = m * g * h A B állapotban a potenciális energia teljesen átalakult kinetikus energiává. Ha nem lenne súrlódási és légellenállás, akkor a golyó a másik oldalon teljesen vissza tudná alakítani a kinetikus energiát potenciális energiává. A gyakorlatban azonban a potenciális energia egy része hővé alakul, tehát ez egy irreverzibils folyamattá válik, mivel a hőt nem tudjuk visszaalakítani potenciális vagy kinetikus energiává. Erre általában energia veszteségként utalunk, de ez nem teljesen pontos megfogalmazás. Valójában a potenciális energia nem elveszik, hanem átalakul hőenergiává, ugyanúgy, ahogy kinetikus energiává is. A különbség az, hogy a kinetikus energiát vissza tudjuk alakítani, míg a hőenergiát nem, ezért ez irreverzibilis folyamat. Tehát az "irreverzibilis energia veszteség" vagy az "irreverzibilitás" kifejezések jobban leírják a jelenséget, mint az egyszerű "veszteség" szó.

146

A hatásfok és annak korlátai Nem egyszerű meghatározni az üzemanyag cella hatásfokát. A szélgenerátornál a hatásfokot könnyen megkaphatjuk és az is egyértelmű, hogy ennek a hatásfoknak vannak korlátai. A szélgenerátor lapátjai által leírt körön áthaladó levegő molekulák nem veszítik el teljesen a kinetikus energiájukat, ellenkező esetben a lapátok mögött egy szívóhatás alakulna ki. Ezért a szélgenerátor maximális hatásfoka 58 % lehet, amint ez részletesen le van írva a szélgenerátorokat ismertető elméleteknél. Az üzemanyag cellák hatásfoka már nem ilyen egyértelmű. Általánosan úgy fogalmazhatunk, hogy ha nem lennének irreverzibilitások, akkor a hatásfok akár 100 % is lehetne. Az üzemanyag cella hatásfoka ezek szerint: termelt villamos energia  = ----------------------------------Gibbs féle szabadenergia változás Ez a képlet nem túl szerencsés, ezért ritkán használjuk. Mivel az üzemanyag cellák olyan anyagokat használnak, amiket az energiakinyerés céljából általában elégetünk, ezért érdemes összehasonlítani a termelt villamos energiát azzal a hőenergiával, amit az adott elem elégetésekor kapnánk. Ezt a hőenergiát kalória értéknek hívjuk, bár sokkal pontosabb úgy fogalmazni, hogy ez a kialakulás entalpiájának a változása, a jele hf. A Gibbs féle szabadenergiához hasonlóan a hf is negatív előjelű, ha energia kibocsátásról van szó. Ezek szerint az üzemanyag cella hatásfokát a következő módon határozhatjuk meg: egy mól anyagból keletkezett villamos energia  = ------------------------------------------------hf Ugyanakkor ez a képlet se mentes a nüánszoktól, mivel két különböző hf értéket használhatunk. A hidrogén elégetésekor használt érték: 147

1 H2 + - O2 -> H2O (gőz) 2 hf = -241,83 kJ/mól míg ha a reakciótermékként kapott vízgőzt ismét vízzé kondenzáljuk, akkor: 1 H2 + - O2 -> H2O (folyadék) 2 hf = -285,84 kJ/mól Ezen két érték között a 44,01 kJ/mól különbség a víz párologtatásának moláris entalpiája. A magasabb értéket magasabb fűtőértéknek (HHV), míg az alacsonyabb értéket teljesen logikusan alacsonyabb fűtőértéknek (LHV) hívjuk. Ha a hatásfok meghatározásakor nincs megadva, hogy melyik érték lett használva, akkor általában az LHV érétkével számoltak, mivel ez magasabb hatásfokot eredményez. Láthatjuk, hogy van egy határa a hatásfoknak. A maximális villamos energia a Gibbs féle szabadenergia változással egyenlő, ezért: gf max = ------ * 100 % hf Ezt a maximális hatásfokot "termodinamikai hatásfoknak" is nevezik. A következő táblázat a HHV esetén elérhető maximális hatásfokokat mutatja a hidrogén üzemanyag cella esetében. A reakciótermék (víz) halmazállapota Folyékony

Hőmérséklet

gf

Max. EME

Max. hatásfok

25 °C

-237,2 kJ/mól

1,23 V

83 %

148

Folyékony

80 °C

-228,2 kJ/mól

1,18 V

80 %

Gáz

100 °C

-225,2 kJ/mól

1,17 V

79 %

Gáz

200 °C

-220,4 kJ/mól

1,14 V

77 %

Gáz

400 °C

-210,3 kJ/mól

1,09 V

74 %

Gáz

600 °C

-199,6 kJ/mól

1,04 V

70 %

Gáz

800 °C

-188,6 kJ/mól

0,98 V

66 %

Gáz

1000 °C

-177,4 kJ/mól

0,92 V

62 %

2. táblázat. A maximális hatásfokok értéke különböző hőmérsékleteken a hidrogén üzemanyag cellában

A következő ábrán az üzemanyag cella és a Carnot körfolyamat hatásfokát hasonlíthatjuk össze különböző hőmérsékleten.

3. ábra. Az üzemanyag cella és a Carnot körfolyamat hatásfokának összehasonlítása különböző hőmérsékleteken

Két fontos dolgot kell megjegyeznünk:

149



Annak ellenére, hogy a 2. táblázat és a 3. ábra alapján arra következtethetnénk, hogy az alacsonyabb hőmérsékletek előnyösebbek, a feszültség veszteségek magasabbak az alacsonyabb hőmérsékleteken, vagyis az üzemanyag cellák munkafeszültsége mindig magasabb a magasabb hőmérsékleteken.



A magasabb hőmérsékleten jelentkező hőveszteségeket könnyebb hasznosítani, mint az alacsonyabb hőmérséklet veszteségeit.

A hatásfok és az üzemanyag cella feszültsége A 2. táblázatból látszik, hogy a cella maximális elektromotoros ereje és maximális hatásfoka között összefüggés van. Ez az üzemanyag cella működési feszültségére is fennáll. Ha a hidrogén összes energiája villamos energiává alakul, akkor az EME értéke: -hf U = ------2 * F U = 1,48 V (HHV esetén és) U = 1,25 V (LHV esetén) Ezek azok a feszültségek, melyeket egy 100 %-os hatásfokú rendszernél kapnánk. Az üzemanyag cella valós hatásfoka: Uc  = -------- * 100 % (HHV esetén) 1,48 V A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy az üzemanyag cellába vezetett üzemanyag nem használódik fel teljesen, egy része reakciók nélkül jut a cella kimenetére. Az üzemanyag felhasználási állandó értékét a következő képlettel határozhatjuk meg: reakcióba lépett üzemanyag tömege

150

f = ----------------------------------bevezetett üzemanyag tömege Ennek megfelelően az üzemanyag cella hatásfoka: Uc  = f * -------- * 100 % (HHV esetén) 1,48 V A f értéke kb. 0,95, ami azt jelenti, hogy az üzemanyag cella hatásfokát jó közelítéssel meghatározhatjuk a feszültség egyszerű lemérésével.

A gáz koncentrációjának és nyomásának a hatása Fentebb említettük, hogy a kémiai reakciók során a Gibbs féle szabadenergia változások a hőmérséklettől is függenek, viszont ugyanilyen fontos - bár összetettebb - a nyomásnak és a koncentrációnak a hatása. Általánosan kifejezve bármilyen kémiai reakció a következőképpen írható fel: j * J + k * K = m * M ahol j mól J anyag lép reakcióba k mól K anyaggal, ami m mól M anyagot eredményez és a reakciótermék adott aktivitással rendelkezik. Ezt az aktivitás "a" betűvel jelöljük, így aj, ak és am aktivitással számolhatunk. Ideális gázoknál az aktivitás: P a = ---P0

151

ahol P a gáz aktuális nyomása, P0 pedig a normál légköri nyomás (0,1 MPa). A reakciótermék és a kiinduló anyagok aktivitása módosítja a Gibbs féle szabadenergia változás értékét. Balmer határozta meg a következő egyenletet: aJj * aKk gf = gf0 - R * T * ln(----------) aMm ahol gf0 a Gibbs féle szabadenergia változás normál légköri nyomáson. Annak ellenére, hogy ez a képlet nem néz ki nagyon barátságosan, valójában nagyon hasznos. A hidrogén és oxigén reakciójánál a következő képletet kapjuk: aH2 * aO21/2 gf = gf0 - R * T * ln(-------------) aH2O A gf0 értékét az 1. táblázatban láthatjuk. Ha a kiinduló anyagok aktivitása növekszik, akkor a gf értéke negatívabbá válik, azaz több energia szabadul fel. Ha viszont a termék aktivitása növekszik meg, akkor a gf értéke kevésbé negatívabbá válik, azaz kevesebb energia szabadul fel. Ahhoz, hogy lássuk, hogyan hat ez a feszültségre, osszuk el mindkét oldalt -2F-el: gf0

R * T

aH2 * aO21/2

U =  + ------ * ln(-------------) 2F

2F R * T

aH2O aH2 * aO21/2

U= E0 + ------ * ln(-------------) 2F

aH2O

152

ahol E0 az EME szobahőmérsékleten és normál légköri nyomáson. Ennek értékét a 2. táblázat 4. oszlopában találjuk. Ez az egyenlet pontosan meghatározza, hogyan növekszik a feszültség a kiinduló anyagok aktivitásának növekedésével. Ezt az egyenletet Nernst egyenletének hívjuk. A nyomásra kivetítve Nernst egyenlete a következőképpen változik: PH2 * PO21/2

R * T

U= E0 + ------ * ln(-------------) 2F

PH2O

Az egyenletből látszik, hogy az üzemanyag cella feszültsége a bemenő gázok nyomásának növekedésével nő. Ha a nyomás P1-ről P2-re változik, akkor a feszültség változása a következő képlettel írható fel: R * T

P2

U= ------ * ln(---) 4F

P1

Saját készítésű üzemanyag cella

Ezen az oldalon azt vizsgáljuk meg, hogyan lehet saját készítésű üzemanyag cellákat építeni. Különböző megoldások léteznek, ezeket tárgyaljuk a lenti sorokban.

Megvan a lehetőségűnk, hogy igazán jól használható üzemanyag cellát építsünk. Egyre több olyan Internetes áruház alakul, ahol az üzemanyag cellák házi megépítéséhez kínálnak anyagokat és vegyszereket. Lehet készen vásárolni akár protoncserélő membránt is. Ilyen áruházak pl. a következők: 

The Fuel Cell Store 153



Ion Power



E-Tek

A protoncserélő membrán "lelke" a Nafion, mely perfluorozott polimer gyanta, szulfonsavcsoportokkal. Ionvezető tulajdonságokkal rendelkezik, azaz jól vezeti a hidrogén iont (protont), az elektronokkal szemben viszont szigetelőként viselkedik. A Nafion mindkét oldalán szénszövet található, melyek felületét nagyon vékony platina réteg borítja. Ezeket a protoncserélő membránokat felhasználva 2 - 0,5 V-os feszültségen 0,5 - 2 A áramerősséget állíthatunk elő a bevezetett hidrogén gázok mennyiségének és a terhelő ellenállás értékének függvényében. De figyeljük meg az árakat is! Egy wattos üzemanyag cella elkészítéséhez majdnem 100 dollárt kellene befektetnünk, nem is számolva még a postai költségeket. Amennyiben nagyobb teljesítményű üzemanyag cellát vásárolunk készen, úgy a wattonkénti fajlagos ár már "csak" 50 dollár körül mozog, de egy 1000 W-os üzemanyagcella ára így is eléri az egymillió forintot. Minél nagyobb a teljesítmény, annál alacsonyabb a kW-onkénti fajlagos ár, ezek az árak azonban még így is nagyon magasak!

Vajon lehet ennél sokkal olcsóbban is építeni üzemanyag cellát házilag? Bizony lehet, mégpedig az alkáli üzemanyag cellát (AFC). Ráadásul ennek az üzemanyag cella típusnak a legjobb a hatásfoka, olyan 70 % körül mozog! Az alkáli üzemanyag cella az egyik legdinamikusabban fejlődő technológia, melyet a NASA az 1960-as évek közepe óta használ az Apolló és a Space Shuttle programokban. Az űrsiklókon üzemanyag cellák biztosítják az elektromos áramot a fedélzeti rendszerek számára. Az alkáli üzemanyag cella elektrolitként vízben oldott KOH-t használ, melyet egy porózus stabilizáló mátrix foglal magában. A KOH koncentrációja az üzemanyag cella működési hőmérsékletének függvényében változhat. Ez a hőmérséklet 65 és 220 °C között változhat, bár az újabb fejlesztéseknél már 23 és 70 °C közötti értékekre is leeshet az üzemi hőmérséklet. Az AFC felépítését a következő ábra mutatja.

154

8. ábra. Az AFC felépítése

Az AFC-ben a töltéshordozó a hidroxid ion (OH-), mely a katódtól halad az anód felé, ahol a hidrogénnel reakcióba lépve vizet alkotnak és elektront szabadítanak fel. Az anódnál keletkezett vízmolekula a katód felé áramlik, hogy ott újból hidroxid ionná váljon. Az itt ismertetett reakció elektromos áramot és melléktermékként hőt termel. Anód: 2 H2 + 4 OH- => 4 H2O + 4 eKatód: O2 + 2 H2O + 4 e- => 4 OHEgyesített reakció: 2 H2 + O2 => 2 H2O Az AFC cellában az üzemi feszültség 300 mA/cm2 áramsűrűségnél kb. 0,8 V. Az AFC egyik jellegzetessége, hogy nagyon érzékeny az üzemanyag vagy levegő CO 2 tartalmára. A CO2 az elektrolittal reakcióba lépve azt gyors ütemben szennyezi, ennek hatására pedig jelentősen lecsökkenti az üzemanyag cella hatásfokát. Az AFC ezért csak zárt környezetben használható, mint pl. űrsiklókban vagy tenger alatt üzemelő eszközökben és csak tiszta hidrogén és tiszta oxigén lehet az üzemanyaga. A CO, H2O és CH4 molekulák, melyek amúgy teljesen ártalmatlanok, sőt még üzemanyagként is szolgálhatnak más típusú üzemanyag cellákban, az AFC számára károsak.

155

Az AFC-k nagy előnye viszont, hogy a többi üzemanyag cella típushoz képest nagyon olcsó a gyártási költségük, mivel a katalizátor szerepét számos, a platinához képest jóval olcsóbb anyag is betöltheti. Az AFC-kről szóló információkat innét vettem.

Mielőtt egy komolyabb AFC megépítésén gondolkoznánk, nézzük meg, hogyan is lehet egy nagyon egyszerű AFC-t készíteni. A konyhaasztalodon is elkészíthetsz egy egyszerű üzemanyag cellát 10 perc alatt, hogy láthasd, hogyan lehet tiszta elektromos energiához jutni a hidrogén és oxigén egyesítése által.

1. ábra. A szükséges anyagok és eszközök

Az üzemanyag cella elkészítéséhez a következő dolgokra van szükségünk: 

Egy láb (305 mm) hosszú platinával bevont nikkel vezetékre, vagy tisztán platinából készült vezetékre. Mivel ez otthon nem egy gyakran előforduló anyag, ezért ezt egy katalógusból rendelhetjük meg.



Egy kis méretű műanyag vagy fa pálcikára



9 V-os elem csatlakozójára



9 V-os elemre

156



Cellux ragasztószalagra



Voltmérőre

Első lépésként kettévágjuk a platinával bevont vezetéket, majd mindegyik darabot feltekerjük egy tekercs formájában. Ezek lesznek a mi üzemanyag cellánk elektródjai. Én a voltmérőm csatlakozó tüskéjére tekertem a vezetékeket, de használhatsz pl. egy szöget is erre a célra.

2. ábra. A voltmérő csatlakozó tüskéjére tekert vezeték

Ezt követően félbe vágjuk a 9 V-os elem csatlakozó vezetékét és a szabad végeit leblankoljuk, majd a platinával bevont vezetékekhez forrasztjuk. Ugyanide forrasztjuk a levágott csatlakozó vezeték végeket is, amik majd a voltmérőhöz fognak csatlakozni. Ezt mutatja a következő ábra.

157

3. ábra. Az "elektródák" és a hozzá csatlakozó vezetékek

Az elektródákat ezután egy fa pálcikához erősítjük, végül ezt a pálcikát biztonságosan egy vízzel teli pohár széléhez ragasztjuk. A pohár addig van vízzel töltve, hogy az elektródákat teljesen ellepje, de a csatlakozó vezetékek már a víz felszíne felett kell legyenek. Ezután kapcsold a piros vezetéket a voltméter pozitív kapcsához, a feketét pedig a negatívhoz (vagyis a "test"-hez). A voltmérőn ekkor 0 V-ot lehet mérni, bár előfordulhat, hogy egy kis feszültség, kb. 0,01 V megjelenik.

4. ábra. A mérés kezdetekor a voltmérőn 0 V a feszültség

158

Az üzemanyag cellánk ezzel el is készült. Az üzemanyag cella működtetéséhez arra van szükség, hogy hidrogén buborékok áramoljanak az egyik elektróda mentén és oxigén buborékok a másik elektróda mentén. Ezt nagyon egyszerűen elérhetjük. Kapcsoljuk a 9 V-os elemet a csatlakozóra (tulajdonképpen elég, ha csak hozzáérintjük, mert csak pár másodpercig van erre szükségünk.) Amikor az elemet hozzáérintettük a csatlakozóhoz, akkor az elektromos áram a vizet elkezdi hidrogénra és oxigénra bontani. Ez az elektrolízis. Láthatod, hogy amíg az elemet csatlakoztatjuk az elektródákhoz, addig azok mentén buborékok alakulnak ki.

5. ábra. Az elektrolízis folyamata

Most pedig vegyül el az elemet a csatlakozótól. Ha nem platinával bevont vezetéket használtunk volna, akkor a voltmérőn 0 V-ot kéne ismét látnunk, hiszen nincsen az elem csatlakoztatva. Viszont a platina katalizátorként játszik szerepet, azaz a hidrogén és oxigén gázok újra egyesülését megkönnyíti.

159

Megjegyzés:

A

fenti

sorok

nem

teljesen

helytállóak,

mivel

a

kísérleteink tanúsága szerint a platina nélkül is megfigyelhető ez a jelenség.

Az elektrolitikus reakció ekkor megfordul. Most ahelyett, hogy a cella elektródjaira áramot vezetnénk a víz szétbontásához, a hidrogén és oxigén gázok újból vízzé egyesülnek, miközben elektromos áram termelődik.

6. ábra. Az elektródákon mérhető feszültség az elem lekapcsolásának pillanatában

Az elem lekapcsolásának első pillanataiban az elektródák kapcsain egy kicsit több mint 2 V-ot mérhetünk a voltmérővel. Amint a buborékok feljutnak a víz felszínére, vagy ismét vízzé alakulnak, a feszültség esni kezd, először meredeken, majd egyre lassabban.

160

7. ábra. Az elektródákon mérhető feszültség az elem lekapcsolása után kb. egy perccel

Kb. egy perc múlva a feszültség sokkal lassabban csökken. Figyeljük meg, hogy a 9 V-os elem energiáját hidrogén és oxigén gázok formájában tároljuk. Természetesen a hidrogént és az oxigént másmilyen forrásból is az elektródákra juttathatnánk és így is elektromosságot tudnánk termelni. A fentebb bemutatott egyszerű kísérlet természetesen csak a jelenség megismerésére jó. A kísérletben platinával bevont vezetékek képezték az elektródákat. Az AFC nagy előnye viszont, hogy nem kell a nagyon drága platinát használnunk katalizátornak. Ha viszont nem használunk platinát, akkor az üzemanyag cellánk előállításának ára drasztikusan lecsökkenhet olyan szintre, ami egy nagyobb teljesítményű üzemanyag cellát is könnyen elérhetővé tesz. A platina történetéről érdekességképpen itt olvashatsz. A jelenleg használt AFC üzemanyag cellák elektrolitja nem folyékony, hanem géles vagy szilárd halmazállapotú - pl. azbesztet itatnak át KOH oldattal. Az elektródák külső felülete mentén áramoltatják a hidrogén és oxigén gázokat. Mivel az elektródák porózus szerkezetűek, ezért az oxigén és a hidrogén gázok átjuthatnak az elektródák falán, miközben elektronleadással H+ ionná illetve elektronfelvétellel OH- ionná válnak. A mi célunk az, hogy a lehető legegyszerűbben és legolcsóbban tudjuk elkészíteni az üzemanyag cellánkat. Vegyünk két saválló lemezt, ezek lesznek az elektródák, melyeket KOH oldatba, mint

161

elektrolitba merítünk. Mivel ezek a lemezek nem porózus szerkezetűek, ezért a gázokat a lemezek egymás fele néző belső felülete mentén áramoltatjuk át. Ahhoz, hogy a hidrogén és oxigén gázok ne keveredjenek el egymással, az elektrolit oldatba a két elektróda közé egy elválasztó hálót helyezünk, melyben a lyukak nem lehetnek 0,1 mm-nél nagyobbak, így a gázok nem tudnak rajta átjutni, az ionok viszont igen. A gázokat alulról vezetjük az elektróda lemezekhez, s azok az oldat felhajtóerejének hatására felfelé áramolnak. Az anód mentén áramló hidrogén elektront ad le, a katód mentén áramló oxigén pedig elektront vesz fel, miközben a vízzel egyesülve hidroxid ionok keletkeznek. Ahhoz, hogy a gázbevezető csövekbe ne folyjon be az elektrolit oldat, használjunk egyutas szelepeket. Az elektródák tetején megjelenő gázokat felfogjuk és egy-egy csövön keresztül visszavezetjük az elektródák aljához. Ez a megoldás viszonylag egyszerűen megvalósítható, gyakorlatilag a meglévő elektrolizálónkat egy kis módosítással használhatjuk is erre a célra. Kapcsolódó kísérletek: 

Elektrolízis Impulzusokkal 1 (lásd az 1. és a 2. kísérletet)

Elhatároztuk,

hogy

kipróbáljuk

a

Kanarev

féle

alacsonyáramú

vízbontót nagyobb áramokkal. A kérdés az volt, hogy ez a nagyon jó hatásfok

megmarad-e

akkor

is,

ha

a

víz

már

kevésbé

olyan

jó

szigetelő, mint amilyen Kanarev professzor vízbontójában volt.

Az elektrolizáló készüléket - melyet az 1. ábrán láthatsz - Zsolti az egyik ismerősével gyártatta le.

162

1. ábra. Az elektrolizáló tartály a cellákkal és a fedéllel

Az elektrolizáló tartály fedelét 8 db csavarral lehet rögzíteni. A 2. ábrán az elektrolizáló felépítését láthatod. 4-4 elektródalemezt párhuzamosan kötöttünk, ezáltal növelve a felületet. A 100*150 mm-es elektródalemezek rozsdamentes acélból készültek, a távolság közöttük 1 mm volt. A 4 lemezből álló cellákat egy-egy műpadló darabbal szigeteltük el egymástól.

2. ábra. Az elektrolizáló felépítése

Az impulzusok előállítására szolgáló elektronikát - melyet a 3. ábrán láthatsz - ugyan magam terveztem, de nem én építettem meg. Mikor az elektronika részleteiről beszélgettem az egyik 163

Olvasóval, Starek Robival, akkor Robi felajánlotta, hogy megépíti és leteszteli az elektronikát, amit ingyen meg is tett, sőt teljesen ingyen el is küldött nekünk! Egy másik Olvasó, István, lehozta hozzánk az oszcilloszkópját, mikor a miénk elromlott, másik alkalommal pedig egy 5 V / 120 A-es tápegységet. Ezen utóbbival végzett kísérleteinkről nem ezen az oldalon olvashatsz majd, hanem itt. Amikor pedig egy harmadik Olvasótól, Lacitól azt kérdeztem, hogy a múlt nyáron végzett kísérleteinkhez (lásd itt) milyen elektrolitot is adott és hogy hol lehetne beszerezni, akkor válaszként postán küldött fél kiló NaOH-t! Nagyon köszönjük mindannyiótoknak ezt az önzetlen segítséget! Ezek nagyszerű példái annak, hogyan lehet együttes erővel előrébb vinni az ingyenenergia gépek kifejlesztésének ügyét! Az

elektronika

ismertetése

3. ábra. Az elektronika kapcsolási rajza

164

Az órajelet a CD4069-es logikai NEM kapukból kialakított négyszögjel generátor biztosítja, melynek frekvenciáját a négy darab kondenzátorral és a P3-as potméterrel lehet szabályozni. Az órajel pontossága érdekében a 12 V-os tápfeszültséget egy 7809-as IC-vel stabilizáltuk, bár az órajel pontosságának igazából nem volt jelentősége az elvégzett kísérleteknél. Az órajel a két darab 4029-es szinkron fel/le számoló IC bemenetére kerül és a megfelelően leosztott jel a CD4011-es logikai ÉS-NEM kapukból kialakított áramkörre kerül. A kimeneten megjelenő jel már a K0-K7 kapcsolók által beállított szélességű, amit az IR2121-es előerősítő IC-kre kapcsolunk. Az előerősítő IC-k kimenetéről a jel egy-egy 18 -os áramkorlátozó ellenálláson keresztül a "K" jelű kétállású nyomógombra jut. Ez a nyomógomb arra szolgál, hogy szükség esetén az elektrolizáló bemenetére ne csak négyszögjelet tudjunk vezetni, hanem egyenáramot is. Ezzel a mérések sokkal gyorsabbá és rugalmasabbá válnak, mikor össze akarjuk hasonlítani a gáztermelést egyenáram illetve impulzusok esetén. Erről bővebben az 5. kísérletnél lesz szó. A jel végül az IRFP064N-es FET-ekre kerül, ahol a tényleges áramerősítés történik. Az elektrolizáló készülékkel párhuzamosan be van kötve egy Dcs dióda. Ennek a funkciójáról később lesz szó. Ezzel az elektronikával akár 0,39 %-os kitöltési tényezőjű impulzusokat is előállíthatunk, a legszélesebb impulzus pedig 25 %-os. A kitöltési tényezőt a K0-K7 kapcsolók segítségével tudjuk diszkréten (lépésekben) beállítani. Mind a két osztó IC-nél legalább egy kapcsolónak be kell lennie kapcsolva. Ha egy sincsen bekapcsolva, akkor az ugyanazt eredményezi, mintha mindegyik be lenne kapcsolva. Minél több kapcsoló van bekapcsolva, annál kisebb lesz az impulzus szélessége. A kitöltési tényező kiválasztása a kettes számrendszer alapján történik. Ha pl. a K0 és a K4 kapcsolók vannak bekapcsolva, akkor az osztási arány (20 + 1 ) * (2(4-4) + 1) = 4, ami 25 %-os kitöltésnek felel meg (1/4 = 0,25 => 25 %). A következő táblázat abban segít, hogy a különböző kapcsolóállások és órajel frekvenciák mellett megkapd a kitöltési tényezőt és a jel illetve a szünet idejét.

Órajel:

Hz

Imp. frekvenciája

K0

K1

Periódus idő

K2

K3 Kitöltés

K4

K5 Szünet

K6

K7 Jel

165

650 Hz

1536.61 s

0.39 %

1530.61 s

6.00 s

1. táblázat. A kapcsolóállások és az órajel hatása a kitöltési tényezőre és a jel hosszára

Ha az 1. táblázatban a módosítható paraméterekkel játszol egy kicsit, akkor észre fogod venni, hogy a kitöltési tényező szintén hatással van a kimeneti impulzus frekvenciájára, bár ez számunkra nem jelentett problémát. A megépített elektronikát a 4. ábrán láthatod.

4. ábra. A megépített elektronika és a mérőműszerek

Robi a könnyebb forraszthatóság érdekében több próbalemezen rakta össze a kapcsolást.

166

Kísérletek az elektrolízissel Az itt ismertetésre kerülő kísérletek nem mindig abban a sorrendben lettek elvégezve, ahogy itt olvashatod őket. A kísérletek első részében a csapvízbe Trisót öntöttünk elektrolitként, de később Trisó helyett NaOH-val dolgoztunk. A feszültséget és az áramot voltmérővel és oszcilloszkóppal egyaránt mértük. Az áramok oszcilloszkópos méréséhez egy hegesztőpálcából összerakott söntöt használtunk az itt bemutatott módon, a termelt gáz mennyiségét pedig az itt leírtak szerint mértük.

1. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy leellenőrizzük Kanarev azon állítását, hogy az elektrolizálót feltöltve és a töltést lekapcsolva az elektrolizáló lassan sül ki. Az elektródák elrendezését a 2. ábrán láthatod, az egyenfeszültség 11,6 V, az áram pedig 16,8 A volt. A kísérletnél Trisót használtunk. A 2-3 másodpercig tartó "feltöltés" után lekapcsoltuk a tápfeszültséget és adott időközönként mértük az elektrolizáló kapcsain mérhető belső feszültséget. A következő táblázatban a mérési eredményeket láthatod. Idő

Feszültség

0s

11,6 V

1s

3,2 V

2s

2,3 V

3s

1,9 V

4s

1,55 V

5s

1,3 V

7s

1,1 V

12 s

0,9 V

20 s

0,86 V

60 s

0,84 V

2. táblázat. Az egyenfeszültséggel feltöltött elektrolizáló szabad kisülése

167

5. ábra. A 2. táblázat grafikus ábrázolása

Mint az a 2. táblázatból is látszik, a feszültség a tápforrás lekapcsolása után rohamosan csökken, majd kb. 12-15 másodperc múlva a feszültség beáll 0,84-0,86 V-ra. Ez a feszültségszint még kb. 2-3 perc múlva is jelen volt, mindössze néhány század voltot csökkent. Kiértékelés: A mérési eredmények valamelyest eltértek a Kanarev féle eredményektől, azaz gyorsabb volt a kisülési folyamat. Ez azzal magyarázható, hogy a mi kísérletünkben jóval nagyobb volt a víz vezetőképessége, vagy ami ugyanazt jelenti, az elektródalemezek közötti ellenállás jóval kisebb volt, ezért a lemezeken felhalmozott töltés könnyebben kisülhetett. A kisülés ideje annak függvényében is változott, hogy mekkora volt az adott mérőműszer belső ellenállása. Mivel az oszcilloszkóp belső ellenállása nagyobb volt a multiméterénél, ezért ott a feszültségesés folyamata lassabban ment végbe.

2. kísérlet 168

Ez a kísérlet az 1. kísérlet folytatása. A kísérlet célja az volt, hogy a Kanarev által említett másik nagyon érdekes jelenséget is leellenőrizzük. Kanarev azt állította, hogy a kisütött elektrolizáló pár másodperc múlva újra ÖNMAGÁTÓL elért egy viszonylag magas, több tized voltos feszültséget. A kísérlet kezdetén 12,35 V-tal 3-4 másodpercig "töltöttük" az elektrolizálót, majd lekapcsoltuk róla a tápfeszültséget. Ezt követően 2-3 másodperc múlva, mikor az elektrolizáló kapcsain mérhető feszültség leesett kb. 1,1 V-ra, rövidre zártuk az elektrolizálót s így tartottuk pár másodpercig. A rövidzár alatt az elektrolizáló kapcsain mérhető feszültség természetesen 0 V volt. Mikor a rövidzárat megszűntettük, az elektrolizáló kapcsain mérhető feszültség a 0 V-ról fokozatosan emelkedni kezdett, majd kb. 15 másodperc múlva elérte a maximumát, 0,78 V-ot. Innét pár percig mérve a kapocsfeszültséget az fokozatosan (bár igaz, hogy nagyon lassan) el kezdett csökkenni. Tíz perccel a rövidzár megszűntetése után a feszültség még mindig 0,41 V volt. Kiértékelés: Ez a kísérlet is igazolta Kanarev professzor állítását, azaz a rövidzár után az elektrolizáló feszültsége önmagától növekszik egy bizonyos értékig. Ebből azonban még nem tudtunk egyértelműen arra következtetni, hogy az elektrolizáló az energiának a forrása is lenne. Inkább afelé hajlunk, hogy az elektrokémiai folyamatok során létrejövő ionok nem tudnak a rövidzár egy-két másodperce alatt semlegessé válni, s mikor a rövidzár megszűnt, akkor továbbra is elektromosan feltöltöttek maradtak az ionok (legalábbis nagy részük). Ez okozhatja ezt a jelenséget. A kisütést többször megismételve azt tapasztaltuk, hogy minden egyes kisütés után egyre alacsonyabb volt az elektrolizálónak az a maximális feszültsége, ameddig az a rövidzár után felemelkedett. Ez is a pár sorral feljebb említett elképzelésünket támasztja alá.

3. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy megállapítsuk a különböző cellakombinációk hatását a kisülés sebességére. 2, 3, 4 és 5 lemezt tettünk egymástól 1 mm távolságra, majd mindegyik kombinációban elvégeztük a feltöltést és a feszültség lekapcsolása után mértük a feszültség esését. Az 1. és 2. kísérlettel ellentétben az elektrolit vezetőképessége jóval kisebb volt, így a kisülés is lassabban történt. Ezt mutatja a következő táblázat, ahol a feszültség lekapcsolása utáni 10.-ik másodpercben mérhető kapocsfeszültségek vannak feltűntetve: Lemezek

Feszültség

169

2 db

1,7 V

3 db

1,65 V

4 db

1,62 V

5 db

1,59 V

3. táblázat. Az elektródák számának hatása a kisülési feszültségre

Kiértékelés: A mért eredmények azt mutatták, hogy a cellakombinációktól függetlenül, nagyjából azonos sebességgel sült ki az elektrolizáló készülék.

4. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy a Kanarev féle kísérletekhez hasonlóan impulzusokat használva megnézzük, lehet-e 100 %-nál jobb hatásfokon bontani a vizet. Az impulzusok kitöltése 25 % volt. Egyenlőre azért nem kevesebb, mert a gázfejlődést könnyebb volt mérni szélesebb impulzusok esetén (szélesebb impulzus => több gáz). A FET "g" lábán mérhető impulzusokat a következő ábra mutatja.

6. ábra. A FET "g" lábán mérhető 25%-os kitöltésű impulzus 170

Ugyanez a jel az elektrolizáló két kapcsán a következőképpen néz ki.

7. ábra. Az elektrolizáló két kapcsán mérhető feszültség

Megjegyzés: Ha figyelmesebben megnézed a két ábrát, láthatod, hogy nem

azonosak

a

periódusidők,

sőt,

még

az

oszcilloszkópok

is

különböznek. Ennek az a magyarázata, hogy mérés közben elromlott az

oszcilloszkópunk,

s

az

egyik

olvasó,

István

felajánlotta

a

sajátját, ezzel végeztük a további méréseket. A két mérés között azonban

eltelt

pár

nap

s

közben

az

elektronika

órajelét

is

változtatgattuk. Ennek azonban nincs hatása a mérések eredményére.

A 7.ábrán jobban széthúztuk az impulzusokat, hogy jobban látszódjon az alakjuk. Figyeljük meg, hogy az elektrolizáló kapcsain az impulzusokon kívül egy egyenfeszültség is jelen van, melynek értéke most 7 V, de ez már pár órai tesztelés után volt mérhető. A kísérletek elején ez az érték 3 V volt. Ez azt is jelenti, hogy az elektrolizáló a használat közben töltődik, így idővel egyre kevesebb energiát kell közölnünk vele, hogy ugyanannyi gáz termelődjön. Ebben a kísérletben töltőimpulzusokkal bombáztuk az elektrolizálót, aminek hatására ez a korábbi kísérletekben megfigyelt belső energia egy állandó értéken maradt, sőt növekedett is, így az elektrolízis során nem csak az általunk egy adott pillanatban befektetett energia bontja a vizet, hanem az elektrolizáló által felhalmozott (és a megcsapolt ?) energia is közreműködik.

171

Az áram görbéje az elektrolizálóval sorba kapcsolt söntön a következőképpen néz ki.

8. ábra. Az áram görbéje az elektrolizálóval sorba kapcsolt söntön

Az alkalmazott sönt ellenállása 0,01 , így minden egyes feszültségértéket 100-zal be kell szorozni, hogy megkapjuk az áramok értékét. (I = U/R = U/0,01 = U * 100) Most pedig számoljuk ki a befektetett energiát. Ehhez a 7. és a 8. ábrán mért feszültség és áramértékeket fogjuk felhasználni. Mind a feszültségnél, mind pedig az áramnál négy részre oszthatjuk a periódusidőt: 

Az első maga az impulzus, amely áll a felfutó és a lefutó élből és az impulzus időtartama alatti részből



A második az impulzus kikapcsolásakor keletkező negatív irányú tűimpulzus



A harmadik ezen tűimpulzus által keltett rezgések lecsengési fázisa



A negyedik pedig a szünet fázisa

A befektetett energia kiszámításánál csak az első fázisnál - azaz az impulzus bekapcsolt állapotában - felhasznált teljesítményt kell figyelembe vennünk, bár a 6. kísérletnél szó lesz a második és a harmadik fázisban kialakuló jelekről is. Az effektív teljesítményt úgy tudjuk meghatározni, hogy a jel feszültség és áram értékeiből adott időközönként mintát veszünk s azokat átlagoljuk. Hat mérőpontot veszünk, azaz 1 s-onkét olvassuk le a feszültség és áramértékeket. A kapott értékeket összeadjuk és elosztjuk a vételezett minták számával, jelen esetben hattal. 172

Az elvet a 9. ábrán láthatod, a vételezett minták értékeit pedig a 4. táblázatban tűntettük fel:

9. ábra. A mintavételezés menete

Idő

Feszültség

Áram

0 s

0,0 V

12,0 A

1 s

1,8 V

6,1 A

2 s

2,7 V

4,5 A

3 s

3,5 V

2,9 A

4 s

3,9 V

1,3 A

5 s

4,2 V

0,0 A

Átlag:

Uá = 2,68 V

Iá = 4,46 A

4. táblázat. A mintavételezés eredménye (a 7. és a 8. ábra alapján)

Ahhoz, hogy ne kelljen minden egyes mérésnél ilyen fárasztó módon meghatároznunk az átlagos értékeket, a kondenzátoroknál szokásos konstansokkal számolhatunk, azaz a kondenzátor átlagfeszültsége a csúcsérték 63 %-a, a kondenzátor átlagárama pedig a csúcsáram 37 %-a lesz. Ez a mi példánkban azt jelenti, hogy:

173

Uá = Ucs * 0,63 = 4,2 V * 0,63 = 2,65 V, Iá = Ics * 0,37 = 12 A * 0,37 = 4,44 A Hasonlítsuk össze az eredményeket a 4. táblázatban kapott átlagos értékekkel. Látjuk, hogy ezzel az egyszerűsített módszerrel is pontos eredményt kapunk, sőt, pontosabbat, mivel ezek a konstansok matematikailag lettek meghatározva. Megjegyzés: A feljebb említett 63 % és 37 % csak akkor igaz, ha a töltőimpulzusok ideje  = R * C, ahol C a vízbontó kapacitása, R pedig a vízbontóval sorba kapcsolt ellenállások eredő értéke. Ez az

eredő

érték

nyitóirányú

az

áramforrás

ellenállásából,

ellenállásból

és

a

a

vezetékek

belső FET

"s"

fajlagos

ellenállásából, lábával

sorba

ellenállásából

a

FET

kötött tevődik

össze. Neked azonban ezeket nem kell kiszámolnod, elég, ha a P3-as potméterrel úgy állítod be a jel frekvenciáját, hogy az szemmel jól

láthatóan

exponenciálisan

kialakítsa felfutó

az

elektrolizáló

jelalakot.

kapcsain

Amennyiben

a

jel

látható ennél

rövidebb, úgy a 9. ábrán bemutatott mintavétele-zéssel számíthatod ki a jel effektív teljesítményét. A következőkben leírjuk részletesen az átlagos teljesítmény meghatározását, mivel ennek nagyon fontos szerepe van az elektrolizáló tényleges hatásfokának a kiszámításában.

Az effektív feszültség értékének meghatározását a 10. ábrán szemléltetjük.

10. ábra. Az effektív feszültség kiszámításának menete

174

Mint a 7.ábrán láthatjuk, Ue = 7 V, Ui = 11,2 V, T = 24 s, ti = 6 s. Ezt szemléltettük a 10.a ábrán. Mivel az impulzus feszültsége hozzáadódik az elektrolizáló által szolgáltatott kb. 7 V-os feszültséghez, de ennek az egyenfeszültségnek a létrehozásához nem fektettünk be energiát, ezért ezt nem kell figyelembe vennünk a számításoknál. (Erről bővebben az 5. kísérletben lesz szó.) Ha ezt a 7 V-os egyenfeszültséget kivonjuk a mért jelből, akkor a 10.b. ábrán látható eredményt kapjuk, ahol Ui1 = Ui - Ue = 11,2 V - 7 V = 4,2 V. Ezek az impulzusok azonban nem négyszög alakúak, ezért meg kell határoznunk, hogy négyszögimpulzusok esetén mekkora lenne az impulzus amplitúdója. Ezt úgy kapjuk meg, ha az U i1 értékének a 63 %-át vesszük. Ue1 = Ui1 * 0,63 = 4,2 V * 0,63 = 2,65 V. Ezt mutatja a 10.c. ábra. Végül az alkalmazott feszültség tényleges effektív értékét határozzuk meg, azaz hogy mekkora egyenfeszültséggel egyenlő a befektetett impulzus feszültsége. Ehhez ismernünk kell a periódusidőt (T) és az impulzus idejét (ti). Ezek ismeretében Ue = Ui * ti / T = 2,65 V * 6 s/24s = 0,66 V. Ezt a 10.d. ábra szemlélteti. A feszültségmérő ezzel szemben 8,41 V-ot mutatott!

Az effektív áram meghatározását a 11. ábrán mutatjuk be.

11. ábra. Az effektív áram meghatározásának menete Mint a 8.ábrán láthatjuk, a söntön mért feszültségimpulzus amplitúdója 0,12 V. A sönt ellenállásértékének az ismeretében könnyen meghatározhatjuk az áramimpulzus amplitúdóját is: Ii1 = 0,12 V / 0,01  = 12 A. Ezt mutatja a 11.a ábra.

175

Ezek az impulzusok azonban - a feszültségimpulzusokhoz hasonlóan - nem négyszög alakúak, ezért meg kell határoznunk, hogy négyszögimpulzusok esetén mekkora lenne az impulzus amplitúdója. Ezt úgy kapjuk meg, ha az Ii1 értékének a 37 %-át vesszük. Ie1 = Ii1 * 0,37 = 12 A * 0,37 = 4,44 A. Ezt mutatja a 11.b. ábra. Végül az áram tényleges effektív értékét határozzuk meg, azaz hogy mekkora egyenárammal egyenlő a befektetett impulzus árama. Ehhez már ismerjük a periódusidőt (T) és az impulzus idejét (ti) is: Ie = Ii * ti / T = 4,44 A * 6 s/24 s = 1,11 A. Ezt a 11.c. ábra szemlélteti. Az árammérő ehhez közeli értéket, azaz 1,13 A-t mutatott!

Miután meghatároztuk, hogy az effektív feszültségesés az elektrolizálón Ue = 0,66 V, az elektrolizálón átfolyó effektív áram pedig 1,11 A, könnyen kiszámítható a befektetett effektív teljesítmény: Pe = Ue * Ie = 0,66 V * 1,11 A = 0,7326 W. Az átlagos gáztermelés 18,75 ml/perc volt. Ezt úgy kaptuk meg, hogy a kis gázmennyiségre való tekintettel 4 percig folyamatosan mértük a gáztermelést, majd a kapott eredményt elosztottuk néggyel. Ebből kiszámolhatjuk, hogy 1 W villamos energia befektetésével 1 perc alatt 18,75 / 0,7326 = 25,59 ml/perc/W volt a gáztermelés. Azt is tudjuk, hogy elméletileg a 100 %-os hatásfokú gáztermelésnél 1,47 V és 1 A esetén 10,45375 ml gáz termelődik percenként, azaz 10,45375 / (1,47 V * 1 A) = 7,11 ml/perc/W. Az elektrolízis hatásfoka ezek szerint tehát: oszc = 25,59 / 7,11 = 3,6 => 360 %. Vessük össze ezt a voltmérő és árammérő által mutatott értékekkel! UV = 8,41 V, IA = 1,13 A, az állítólagosan felhasznált teljesítmény tehát PAV = 8,41 V * 1,13 A = 9,5033 W. Az egy wattra jutó gáztermelés 18,75 / 9,5033 = 1,97 ml/perc/W, ami alapján a hatásfok: multim = 1,97 / 7,11 = 0,277 => 27,7 %. Hatalmas a különbség! Ezért nagyon fontos, hogy az elektrolizáló hatásfokának meghatározásához az oszcilloszkóp adatait használjuk fel, ne a multiméter értékeit!

176

A gyakorlatban használatos elektrolizálók, mint tudjuk, nem 100 %-os hatásfokkal dolgoznak, az általunk alkalmazott elektróda elrendezésben egyenáramok esetén 29 és 31 % közötti értékeket mértünk. Ha ehhez viszonyítjuk a hatásfok növekedést, akkor 360/27,7 = 12,99  13-szor jobb az elektrolizálónk hatásfoka, mint gondolhattuk volna a multiméterek adatai alapján!

Van azonban ennek a számításnak egy sarkalatos pontja, mégpedig az elektrolizáló egyenfeszültsége! Vajon nyugodt szívvel megtehetjük azt, hogy egyszerűen csak kivonjuk ezt az egyenfeszültség értéket az akkumulátor által szolgáltatott 11,2 V-os impulzusok értékéből? Vajon tényleg az elektrolizáló adja ezt a plusz energiát? Erre kerestük a választ a következő kísérletben.

5. kísérlet A kísérlet célja annak meghatározása, hogy az elektrolizáló által eltárolt feszültség ténylegesen hatással van-e az elektrolízisre. Ehhez a 3. ábrán látható "K" jelű nyomógombot használtuk fel. Az elektronika ismertetésekor már említettük, hogy a nyomógomb alaphelyzetben az impulzusokat juttatja a FET-ekre, benyomott állapotban azonban egyenáram kerül az elektrolizálóra. Két mérést végeztünk, az egyikben 25 %-os impulzusokat kapcsoltunk az elektrolizálóra, a másikban pedig egyenáramot. A mérési eredményeket az 5. táblázat mutatja. Impulzus

Gáz

25 %

45 ml/perc

Egyenáram

55 ml/perc

5. táblázat. A gáztermelés változása 25 %-os kitöltöttségű impulzusok és egyenáram esetén

Az 5. táblázat egyszerűsége ellenére nagyon meglepő eredményt mutat! Az impulzusok alkalmazásakor az egyenfeszültséghez képest csak negyed annyi feszültség esett, az egyenáramhoz

177

képest pedig negyed annyi áram folyt az elektrolizálóban, ennek ellenére a gáztermelés nem csökkent jelentősen! Pi = Ui * Ii = (U=/4) * (I=/4) = U=*I= / 16 = P= / 16 Pi = P= / 16 ahol: 

Pi - az impulzus teljesítménye



P= - Az egyenáram esetén felhasznált teljesítmény

A gáztermelés csökkenése pedig: Gázcsökkenés = Vi * 100 / V= = 45 ml/p * 100 / 55 ml/p Gázcsökkenés = 81,8 % Míg a befektetett energia a 16-od részére, azaz 6,25 %-ra csökkent, addig a gáztermelés csak 81,8 %-ra esett vissza! Ezek szerint a hatásfok növekedés impulzusok esetén:  = i / =  = (Vi/Pi)/(V=/P=) = [Vi/(P=/16)]/(V=/P=) = 16*(Vi/V=)  = 16 * 45/55 = 13,09  13. Ezt a 13,09-szoros hatásfok növekedést vessük össze az előző kísérlet végén kapott 12,99-szoros hatásfok növekedéssel! Nagyon közeli ez a két érték!

Kiértékelés: Az 5. kísérlet megerősítette a 4. kísérletbeni feltevésünket, miszerint az elektrolizáló által szolgáltatott feszültség növeli az elektrolízis hatásfokát, tehát a számításaink helyesnek bizonyultak!

178

De miért okoz ez az eltárolt feszültség hatásfok-növekedést? Erre az lehet a magyarázat, hogy az elektrolízis beindításához a vízmolekulákat polarizálni kell. Ehhez energiát kell befektetnünk, s a vízbontáshoz szükséges energia még ezen felül szükségeltetik. Mikor azonban az elektrolizáló feltöltődött egy bizonyos szintre, akkor a molekulák már állandóan beálltak a megfelelő módon, állandó a polarizációjuk, így erre már nem kell energiát fordítanunk. Ez ugyanakkor azt is feltételezi, hogy egyenáramú vízbontáskor is sokkal jobb a hatásfok, mint ahogy azt eddig hittük, hiszen akkor is jelen van ez a feltöltődési folyamat, csak akkor ezt nem látjuk még oszcilloszkóppal sem!

6. kísérlet A 4. kísérletben ismertettük az elektrolizálóra kapcsolt jelalak négy fázisát, de részletesen csak az első fázist elemeztük ki. Ebben a kísérletben az impulzus lefutó élét követő negatív irányú tűimpulzussal és az általa gerjesztett lecsengő hullámmal foglalkozunk behatóbban. Az impulzus kikapcsolásakor egy nagyon rövid időre a feszültség leesik -0,4 V-ra, (lásd a 7. ábrán) de az áram iránya is megváltozik és egy nagy értékű, ellentétes polaritású tűimpulzus jelentkezik az elektrolizáló kapcsain. (lásd a 13. ábrát)

Határozzuk meg ennek a tűimpulzusnak a teljesítményét! A feszültség az impulzus kikapcsolásakor közönséges kondenzátor esetén először hirtelen csökkenni kezd, majd ez a csökkenés mérséklődik és lassabban kezd közelíteni a 0 V-hoz. Ezt mutatja a 12.a. ábra.

179

12. ábra. A közönséges kondenzátoron mérhető feszültség alakja Ha ehhez egy állandó értékű egyenfeszültséget (Ue) is kapcsolunk, akkor a 12.b. ábrán látható jelalakot kellene kapnunk. Ezzel szemben a vízbontónál egy tűimpulzus jelenik meg az enyhe lefutó él helyett, mely az egyenfeszültség ellen hat. Ha ez az egyenfeszültség nem lenne jelen, akkor negatív irányú feszültségimpulzust látnánk, így azonban csak egy -0,4 V-os kis csúcsot láthatunk a 0 V-os szint alatt. Az impulzus amplitúdója ezek szerint Ui_ki = -Ue - 0,4 = -7 - 0,4 = -7,4 V. Mivel azonban ezt nem tudjuk teljes mértékben hasznosítani, így csak a -0,4 V-os értékkel számolhatunk, de annak is csak a 80 %-ával, lévén ez nem egy tiszta négyszög alakú impulzus. Tudjuk, hogy az impulzus ideje 0,4 s, így az effektív feszültségérték: Ue = Ui*0,8*ti/T = -0,4V * 0,8 * 0,4 s/24 s = -0,0053 V Érdekességképpen határozzuk meg, mekkora ennek a tűimpulzusnak a tényleges effektív feszültsége: Ue¨ = Ui_ki*0,8*ti/T = -7,4V*0,8*0,4 s/24 s = -0,098 V

A következő ábrán a söntön mért áramimpulzust láthatjuk.

180

13. ábra. Az áram görbéje az elektrolizálóval sorba kapcsolt söntön, kiemelve a negatív irányú tűimpulzust Az áram esetében teljesen egyértelmű volt a negatív irányú tűimpulzus értéke. Az áramimpulzus amplitúdója Ii = -1,2 V / 0,01  = -120 A, a hossza pedig 0,4 s. Mivel ez szintén nem négyszög alakú, így csak a jel 80 %-át vesszük figyelembe. Az impulzus effektív értéke ezek szerint: Ie = Ii*0,8*ti/T = -120 A * 0,8 * 0,4 s/24 s = -1,6 A

A tűimpulzus effektív, általunk is hasznosítható teljesítménye ezek alapján: Pe = Ue * Ie = -0,0053 V * -1,6 A = 0,00848 W Az impulzus teljes teljesítménye pedig: Pe¨ = Ue¨ * Ie = -0,098 V * -1,6 A = 0,1568 W

Mivel a Pe értéke nagyon kicsi, azt is mondhatnánk, hogy nem érdemes ezzel foglalkozni. Azonban az Ii nagyon nagy, sőt ez még növekszik is a víz vezetőképességének a növekedésével, s ez akár tönkre is teheti a FET-eket. Ezért próbáltuk meg valahogy megszűntetni ezt a tűimpulzust.

181

Első próbálkozásként sorba kötöttünk az elektrolizálóval egy diódát, ami képes volt elviselni ezeket a nagy áramokat is. Ez azonban nem vezetett eredményhez, mivel ennek az impulzusnak a forrása nem az akkumulátor volt, hanem az elektrolizáló, s így a dióda átengedte mind az akkumulátor pozitív irányú, mind pedig az elektrolizáló negatív irányú áramát. Második próbálkozásként fojtótekercset kötöttünk sorba az elektrolizálóval. Ekkor az történt, hogy az elektrolizálóra jutó áram radikálisan lecsökkent, a feszültség pedig megnőtt, vagyis egy áramfeszültség átalakítót kaptunk. Ezen kívül a lecsengő hullámok periódusideje is megnőtt. Tehát minden változott, csak az a negatív irányú áramimpulzus maradt a régi. Végül az egyik Olvasó, Vferi javasolta, hogy kössünk párhuzamosan az elektrolizálóval egy diódát úgy, hogy az a normál impulzus idején zárjon, a negatív irányú tűimpulzus idején viszont nyisson ki, ezáltal rövidre zárva a számunkra káros tűimpulzust. A 3. ábrán ezt a Dcs diódát kék színnel rajzoltuk be. Ez működőképes ötletnek látszik, de ezt már nem tudtuk kipróbálni, mert közben a második, István által kölcsönadott oszcilloszkóp is elromlott. Nem mérési hiba okozta a két szkóp meghibásodását, mivel kis feszültségek és nagyon kis áramok lettek a szkópok bemenetére vezetve. Inkább a matuzsálemi koruk miatti végelgyengülés következtében romolhattak el. Ha megszűnik ez a negatív tűimpulzus, akkor nem fog kialakulni a harmadik fázisként jellemzett lecsengő hullám se és a FET-ek se lesznek életveszélyben.

Megjegyzés: Ezek a negatív irányú tűimpulzusok nem jelennek meg, ha csak tiszta vizet használunk elektrolit (Trisó vagy más anyag, pl. NaOH) nélkül. Ezt mutatja be a 14. ábra.

182

14. ábra. Az elektrolizáló kapcsain mérhető feszültség tiszta víznél

Tiszta vizet azonban azért nem használhatunk, mert annak a vezetőképessége elenyésző, így mindenképpen megoldandó feladat a negatív irányú tűimpulzus megszüntetése.

A kísérletek összefoglalása Az itt bemutatott kísérletek alapján bizonyítottnak tekinthető a Kanarev professzor által ismertetett jelenség, mely szerint 100 %-nál jobb hatásfokon is lehet vizet bontani. Már a múlt nyáron elvégzett kísérleteink közül a 8. kísérletnél is megfigyeltük azt, hogy a 83,3 %os kitöltési tényezőjű impulzus esetén alacsonyabb volt a hatásfok, mint a 44,4 %-os kitöltöttségű impulzusnál. Az ottani méréseinknél csak multimétert használtunk, de már így is észlelhető volt a hatásfok növekedése. Az is tény, hogy Kanarev kísérleteiben a hatásfok jóval meghaladta az általunk elért 360 %-ot, de ennek oka az impulzusok kitöltési tényezőjében keresendő. Míg Kanarev 3 %-os tűimpulzusokkal kísérletezett, addig mi 25 %-osakkal. Ebből viszont már egyenesen következik az, hogy az impulzus szélességének a csökkentésével tovább tudjuk növelni a hatásfokot. Itt csak azt a tényt kell

183

figyelembe vennünk, hogy a keskenyebb impulzusok kevesebb gázt termelnek egységnyi idő alatt, igaz ugyan, hogy jobb hatásfokkal. Ezért az impulzusok áram és/vagy feszültség amplitúdóját meg kell növelnünk a keskenyebb impulzusoknál ahhoz, hogy elérjük a kívánt gázmennyiséget. Ezt ismételten csak kísérletekkel tudjuk majd eldönteni. Van azonban már három szkópos adatunk, melyek különböző kitöltési tényezőjű impulzusok alapján kerültek meghatározásra. Az első kettő mérést mi végeztük el, a harmadikat pedig Kanarev professzor. A mérések eredményét a 6. táblázatban foglaltuk össze: Kitöltés

Hatásfok

100 %

27,7 %

25 %

360,0 %

3%

190 322,6 %

6. táblázat a kitöltési tényező és a hatásfok viszonya

15. ábra. A 6. táblázat grafikus ábrázolása

184

Egyértelműen látszik, hogy a kitöltési tényező csökkentésével drasztikusan növelhető a hatásfok. Csak emlékeztetőül, Horváth István a vízautójában 0,6 %-os kitöltési tényezőjű impulzusokat használt (lásd itt) és könnyűszerrel termelt kis energia-befektetéssel annyi gázt, hogy a 4000 cm3-es autóját bármilyen útviszonyok között használhatta. Ha Kanarev 3 %-os kitöltési tényezőjű impulzussal el tudott érni több mint 190 000 %-os hatásfokot, akkor 0,6 %-os kitöltési tényezővel ennél csak sokkal jobb lehet a hatásfok.

De honnét ez a bámulatosan jó hatásfok a tűimpulzusok esetén? Ha jobban belegondolunk, a jelenlegi elektrotechnikai és elektronikai berendezések túlnyomórészt szinuszos jelalakkal dolgoznak (erőművek áramgenerátorai, kis- és nagyfrekvenciás oszcillátorok, transzformátorok, rádiók stb.) A szinusz hullám fokozatosan "nyomja" az elektromágneses teret, ezáltal az csak kis mértékben hat vissza. A mérnökök célja pontosan az volt, hogy ez a visszahatás a lehető legkisebb legyen, ezáltal a veszteségeket is a minimumra lehet csökkenteni. Képzeljünk el egy labdát, amit a tenyerünkkel nyomunk lefelé. Minél nagyobb erővel nyomjuk a labdát, az annál nagyobb erővel hat vissza. Ha elengedjük a labdát, akkor az a befektetett energiát adja vissza (mínusz a veszteségek). Most ugyanezt a labdát nyomjuk egy hegyes tűvel. Mi történik? Kis erő hatására is már kilyukad a labda, s onnét nagy erővel, jóval nagyobbal, mint amekkorával nyomtuk a tűt, kiáramlik a levegő. Ez tehát egy korlátos idejű ingyenenergia gép. Ha ezt a hasonlatot átvisszük a nullpontenergiára, akkor azt tapasztaljuk, hogy ennek az energiának a megcsapolására egy tűimpulzust kell használnunk. Ez a tűimpulzus megnyitja egy helyen ezt a nullpontenergiát elválasztó "réteget", s onnét több energia áramlik kifelé, mint amennyi a tűimpulzusban rejlik. A folyamat azonban egyensúlyra törekszik, ezért egy bizonyos (nagyon rövid) idő elteltével ez a "lyuk" "beheged", így több energia onnét nem áramlik. Ha azonban ezt a folyamatot állandósítjuk, akkor egy állandó ingyenenergia forráshoz jutunk. Természetesen nincs szó semmiféle anyagi rétegről, inkább erőterekről beszélhetünk. Minden atom és az őket alkotó részecskék saját erőtérrel rendelkeznek. Mivel azonban ezek a részecskék nem anyagok, hanem energiasűrűsödések, energiahullámok, ezért ezen energiasűrűsödések "logikai" szélét és ezáltal a formáját változtatjuk meg. Egy tű átmérője azonban nagyon kicsi, így az általa ütött lyukon kiáramló energia se lehet sok. Ezért tapasztaljuk azt, hogy ha csökkentjük az impulzus szélességét az elektrolízis során, akkor

185

kevesebb gáz termelődik egységnyi idő alatt. A keskenyebb impulzus keskenyebb lyukat fúr az éterbe, ezért onnét is csak kisebb átmérőjű lyukon tud beáramolni az energia. Ezt kompenzálandó növelni kell a lyukak számát (nem az átmérőjét). Ezt a "lyukszám" növelést az áramerősség és/vagy a feszültség növelésével tehetjük meg. Ehhez még adjuk hozzá azt a fontos tényt, hogy ha ezek a tűimpulzusok egy bizonyos frekvencián bombázzák a vizet, akkor a vízbontás hatásfoka még jobban növekszik!

További lehetséges kísérletek Csak ötletadónak a továbblépéshez, pár elképzelés a későbbi lehetséges kísérletekre vonatkozóan: 

Kipróbálni Vferi javaslatát a vízbontóval párhuzamosan kapcsolt diódával



Különböző kitöltési tényezők mellett mérni a hatásfokot



Növelni az áram és feszültség amplitúdók értékét és így mérni a hatásfokot

A fogyasztók energiaszükségletének kiszámítása

Mielőtt azon kezdenénk el gondolkodni, hogy hogyan állíthatjuk elő az ingyenenergiát, tisztában kell lennünk a házunkban lévő fogyasztók energiaszükségletével. Minden átlagos háztartásban van hűtőszekrény, mosógép, sajnos van TV is, néhol nem is egy, használunk vasalót, hajszárítót, elektromos tűzhelyet, mikrohullámú sütőt, vannak izzólámpák, sőt már szinte minden háztarásban van számítógép is. Nagyon fontos, hogy gondosan számoljuk ki a szükséges energiafogyasztást. Arra is ügyeljünk, hogy a fogyasztást a minimálisra csökkentsük.

Tájékoztató adatok A következő táblázat abban segít, hogy ki tudd számolni a háztartásodban lévő elektromos fogyasztók teljesítményszükségletét. Ehhez tudnod kell, hogy az egyes fogyasztóknak mekkora a teljesítményfelvétele, melyet wattokban mérünk. Ezeket az adatokat a készülék hátoldalán 186

megtalálhatod, vagy ha ott nem, akkor a gépkönyvben, esetleg a gyártó vagy forgalmazó tud erről felvilágosítást adni. Pár nappal ezelőtt elmentem egy nagy áruházba, ahol végignéztem az összes elektromos berendezés teljesítményszükségletét és az ott szerzett adatok alapján összeállítottam egy táblázatot, melyben az adott berendezések minimális, maximális és átlagos fogyasztását láthatod. Ezek nem egy adott készülék értékei, hanem a forgalomban lévő egyes készülékek értékei. Például a vasalónál megadott 250 Watt minimális fogyasztás egy adott vasaló névleges fogyasztása (pl. HD1301 típusú hordozható vasaló), míg a maximálisan megadott 2400 Wattos fogyasztásnak egy másik vasalótípus (pl. GC 4238 ) felel meg. Az átlagérték sem ezeknek a matematikai középértéke, hanem a legtöbb vasalónak ennyi a fogyasztása. Ezek csak tájékoztató jellegű adatok, ezért mindenképpen ajánlom, hogy Te a saját háztartásodban lévő fogyasztók adataival dolgozzál. A villanytűzhelynél azt a teljesítményt szokták a gyártók feltűntetni, amit az az összes főzőlap és a sütő bekapcsolásakor vesz fel. Mint látod, ennek a berendezésnek a legnagyobb a fogyasztása. A mindennapi életben azonban ritkán szokott előfordulni, hogy mind a négy főzőlap és a sütő egyszerre üzemel (ha csak nem lakodalom van), ezért számold úgy, hogy mondjuk egy főzőlap 1000 Wattot, a sütő pedig 2000 Wattot fogyaszt. A villanytűzhely után egyenként fel van tűntetve a főzőlap és a sütő is, úgyhogy inkább ezek használatát javaslom a számításoknál. Amikor a saját táblázataidat szerkeszted, akkor javaslom, hogy minden egyes főzőlapot külön tűntessél fel, például Főzőlap1 és Főzőlap2 néven és mindegyikhez adjál egy adott üzemidőt. Elvileg az egyik főzőlapot többet használod, mint a másikat, ezért ezek az idők különbözőek lehetnek. A lámpák tervezésekor érdemes kis fogyasztású izzókat használni, melyek 80%-kal kevesebb energiafelhasználás mellett 70%-kal több fényt adnak. Ezért látod a táblázatban a 20 Wattot átlagos értéknek feltűntetve. Javaslom, hogy a főzőlapokhoz hasonlóan minden helyiség izzóit külön sorold fel, például Kisszoba_csillár, Kisszoba_asztali, Konyhai_lámpa, Fürdőszoba_lápmpa stb. és mindegyikhez írd oda a rájuk jellemző teljesítmény és üzemidő értékeket. Ezáltal jóval pontosabb értékeket kapsz. A számítógépnél a monitor és a gép összesített teljesítményfelvételével számoljál, mivel azok egy időben működnek. A nyomtatót, szkennert stb. viszont külön tűntesd fel. A hordozható számítógépek teljesítményigénye 40-70 Watt körül van, az asztali számítógépek pedig átlagosan 125 wattot fogyasztanak. Berendezés

Fogyasztás

Üzemóra/hét

187

Minimális

Átlagos

Maximális

Hűtőszekrény

40 Watt

80 Watt

125 Watt

168 óra/hét

Fagyasztóláda

40 Watt

80 Watt

125 Watt

168 óra/hét

Villanytűzhely

1000 Watt

6500 Watt

7100 Watt

21 óra/hét

Főzőlap

1000 Watt

1000 Watt

1500 Watt

28 óra/hét

Sütő

2000 Watt

2000 Watt

2500 Watt

7 óra/hét

Mikrosütő

700 Watt

800 Watt

900 Watt

3 óra/hét

Teafőző

900 Watt

2200 Watt

2400 Watt

1 óra/hét

Kenyérpirító

1400 Watt

800 Watt

600 Watt

1 óra/hét

Turmixgép

190 Watt

300 Watt

400 Watt

1 óra/hét

Mosógép

690 Watt

900 Watt

1200 Watt

2 óra/hét

Mosogatógép

800 Watt

1000 Watt

1240 Watt

7 óra/hét

Vasaló

250 Watt

1900 Watt

2400 Watt

2 óra/hét

Hajszárító

1100 Watt

1800 Watt

2000 Watt

1 óra/hét

Porszívó

1400 Watt

1800 Watt

2000 Watt

1 óra/hét

Számítógép

40 Watt

125 Watt

200 Watt

28 óra/hét

TV készülék

50 Watt

80 Watt

100 Watt

28 óra/hét

Izzólámpa

20 Watt

20 Watt

100 Watt

35 óra/hét

1.Táblázat. Tájékoztató adatok néhány fogyasztóról

A háztartásod fogyasztóinak teljesítményszükséglete A következő listát Te magad szerkesztheted meg. Nézz körül a háztartásodban és írd össze, milyen elektromos fogyasztókkal rendelkezel, mennyi a névleges teljesítményszükségletük és azt is írd le, hogy hetente hány órát üzemelnek. Új berendezést a táblázat alatt lévő "Új fogyasztót adok a listához" nevű nyomógombra kattintva adhatsz a listához (mely egyetlen sort se tartalmaz még, ha most először látogattál el erre az oldalra). Arra is lehetőséged van, hogy a berendezés neve mellett lévő kérdőjelre

menve a megjelenő listából kiválasszál egy fogyasztót, aminek az adatai

automatikusan beíródnak az adott sorba, de később ezeket az adatokat is bármikor megváltoztathatod. Ha pedig az adott fogyasztót ki akarod törölni a listából, akkor a sor végén lévő "Törlés"-re kattintva ezt is megteheted. A táblázatba beírt adatokat a számítógéped eltárolja, így a következő látogatásodkor nem kell azokat újból beírnod. 188

Fontos, hogy gondosan elemezd a háztartásod energiaszükségletét, mivel a következő oldalakon az itt kapott számítási eredményekkel fogunk tovább számolni. Ha az adott berendezés teljesítményfelvétele wattokban van megadva, akkor nincs más teendőd, mint beírni az értékét a táblázatba. Ha viszont például kWh/24 órában adták meg (mint ahogy a hűtőszekrényeknél és fagyasztóládáknál szokták), esetleg kWh/mosásban (mint ahogy a mosógépeknél és a mosogatógépeknél szokás), akkor ezt át kell számolnod wattokba. A kWh/24 órát 24-gyel elosztva és ezerrel beszorozva alakíthatjuk át wattokba. Ha például 0,94 kWh/24 óra van feltűntetve a hűtőszekrényen, akkor a névleges fogyasztása ( 0,94 / 24 ) * 1000 = 39,16 Watt. Ezt kerekítsük 40 wattra. A mosógépek programjai általában félóra és 2 óra között változnak, ezért ott a teljesítményfelvételt csak szorozzuk be ezerrel. Ha tehát egy mosogatógépen a feltűntetett teljesítmény 1,05 kWh/mosás és mondjuk naponta egyszer használod a mosogatógépet, akkor a Fogyasztás mezőbe 1,05 * 1000 = 1050 Wattot, az Üzemóra/hét mezőbe pedig 7 óra/hetet írjál. Berendezés

Fogyasztás

Összesítés:

0 Watt

Üzemóra/hét

Heti fogyasztás

Törlés

0 Wh/hét

2.Táblázat. A háztartásod fogyasztói és azok energiaszükséglete Amennyiben az általad bevitt adatok nem egyeznek meg nagyjából a tényleges fogyasztásoddal, vagyis azzal, amit a villanyórád, esetleg a villanyszámlád mutat, akkor változtasd meg az adatokat, próbáld megtalálni a valóságos fogyasztást. Javaslom, hogy elsősorban ne a fogyasztók teljesítményeit változtasd meg, hiszen azokat a berendezésekről olvastad le, hanem a heti üzemórákat nézd át és azokkal játsszál. Figyelj arra, hogy mi Wh-ban számoltunk, a számládon vagy villanyórádon viszont kWh van írva, tehát az ott kapott értékeket még ezerrel be kell szoroznod ahhoz, hogy a 2.Táblázatban használt Wh értékeket kapjad. Arra is figyelj, hogy Te a heti fogyasztást számoltad ki, a számládon viszont havi vagy esetleg háromhavi értékek vannak feltüntetve, így a számlád értékeit annyival kell elosztanod, ahány hétre szól a számlád (tehát havi számlánál például néggyel kell osztanod). A 2.Táblázatban kapott fogyasztás összesített értéke egy átlagos háztartásban elérheti a 1000015000 Wattot is. A házak elektromos ellátását védő biztosítékok viszont csak 15-25 A-esek, azaz az egyidejűleg felhasználható energia teljesítménye maximum 25 A * 220 V = 5500 Watt. Hogy ez a biztosíték mégsem kapcsolja le a fogyasztókat normál használat esetén, annak az az oka, hogy nem 189

használjuk egyszerre az összes fogyasztónkat. A következő részben azt vizsgáljuk meg, hogy mennyi energiát kell tudnia a rendszerünknek biztosítania a csúcsidőkben.

Energiafogyasztás a csúcsidőkben A valóságban úgy kell megtervezni a háztartásod energiaellátását, hogy a csúcsidőben felhasznált teljesítményt le tudja adni. Három különböző csúcsidő van egy átlagos háztartásban: reggeli, esti és hétvégi. Mind a három esetre számold ki az energiafogyasztásodat, majd a legnagyobbat vesszük alapul a későbbiekben. Gondolj arra is, hogy az egyszerűbb és olcsóbb kialakítás érdekében különböző fogyasztókat egymás után is használhatsz, például először felmelegíted a teavizet, utána a mikrosütőben az ételt, majd a hajszárítót, mosogatógépet használod. Ha azonban úgy gondolod, hogy egyszerre akarsz használni minden fogyasztót, azt is megteheted, de akkor a rendszered feleslegesen túl lesz méretezve. Gondolj bele: az energiaellátó rendszerednek olyannak kell lennie, hogy a csúcsidőben is el tudja látni energiával a fogyasztóidat. De ez a csúcs mondjuk naponta egykét óráig tart, a fennmaradó időben azonban ennek a töredékére van csak szükséged. A berendezés neve mellett látható kis négyszögre kattintva kijelölheted azokat a fogyasztókat, amiket nem akarsz egy időben használni. Ezáltal az inverter és az akkumulátorok kisebb teljesítményűek lehetnek, ami jelentősen olcsóbbá teszi (100000 Ft-okban értsd) az energiaellátó rendszeredet, bár az összesített energiafogyasztás, amit Wh-ban mérünk nem változik. Az összesítésnél így kétféle fogyasztást kapsz: az egyik érték azt mutatja, mekkora az a maximális fogyasztás, amit a fogyasztók nem egyidejű használatával érsz el, a másik (zárójelben lévő) pedig a teljes fogyasztást mutatja, amikor minden felsorolt berendezést egy időben használsz. Játsszál el a lehetőségekkel, mindent kipróbálhatsz és válaszd ki az igényeidnek legjobban megfelelő megoldást. Az itt következő táblázatokban az üzemidőt percekben add meg, ellentétben a 2.Táblázattal, ahol órákban számoltunk. Ha a csúcsidőben is működik a hűtőszekrény és/vagy a fagyasztóláda (és ez nagyon valószínű), akkor ott a csúcsidő teljes tartományában számolj. Ha például a reggeli csúcsidő egy óra, akkor 60 percet írjál a hűtőszekrénynek, de a teafőzőnek csak 2-3 percet, attól függően, mennyi ideig használod azt ténylegesen.

Reggeli csúcsfogyasztás

190

Gondold át, hogy reggel milyen elektromos berendezéseket használsz: mikrosütőt, teafőzőt, kávéfőzőt, hajszárítót, főzőlapot, esetleg sütőt, a téli napokon világítást is stb. Berendezés

Fogyasztás

Összesítés:

0 Watt

Üzemidő

Csúcsfogyasztás

Törlés

0 Wh

3.Táblázat. A háztartásod reggeli csúcsfogyasztása

Esti csúcsfogyasztás Most pedig gondold át, hogy este milyen elektromos berendezéseket használsz: mikrosütőt, teafőzőt, kávéfőzőt, hajszárítót, főzőlapot, esetleg sütőt, számítógépet, TV-t, a téli napokon világítást is stb. Berendezés

Fogyasztás

Összesítés:

0 Watt

Üzemidő

Csúcsfogyasztás

Törlés

0 Wh

4.Táblázat. A háztartásod esti csúcsfogyasztása

Hétvégi csúcsfogyasztás Végül gondold át, hogy a hétvégén, főleg szombaton milyen elektromos berendezéseket használsz: mikrosütőt, teafőzőt, kávéfőzőt, hajszárítót, főzőlapot, sütőt, porszívót, számítógépet, TV-t, a téli napokon világítást is, esetleg fűnyírót, villanyfúrót stb. Berendezés

Fogyasztás

Összesítés:

0 Watt

Üzemidő

Csúcsfogyasztás

Törlés

0 Wh

5.Táblázat. A háztartásod hétvégi csúcsfogyasztása

Indítási teljesítményszükséglet 191

A hűtőszekrények energiafogyasztásánál a következő dologra kell figyelnünk: a régebbi hűtőszekrények a motor indításakor jóval nagyobb áramot vesznek fel, mint a névleges értékük, legrosszabb esetben ez akár a névleges értéknek a tízszerese is lehet. A motorok esetében is számolnunk kell nagy indító áramokkal, ezért ha az inverter tervezésébe fogunk és annak a teljesítménye nem tudja biztosítani az indításhoz szükséges áramot, akkor a hűtőszekrény vagy motor akár be se fog indulni. Ha azonban modern hűtőszekrényed van, akkor az indítási plusz teljesítményszükséglettel nem kell számolnod. Az inverterekről a következő oldalon olvashatsz bővebben, itt azonban egy újabb táblázatot találsz, ahová beviheted azokat a készülékeket, melyek indítóárama jelentősen meghaladja a névleges áramfelvételt. Ha nincs ilyen készüléked, akkor ezt a táblázatot nyugodtan üresen is hagyhatod. Berendezés

Indítási Teljesítményfelvétel Törlés

Összesítés:

0 Watt

6.Táblázat. A nagy áramfelvétellel induló berendezéseid listája

A fogyasztók teljesítményszükségletének kiszámítási módját innét vettem.

A következő oldalon az inverterekkel ismerkedhetsz meg részletesebben. Az inverterek és azok méretezése

Mielőtt az inverterek témakörét elkezdenénk tárgyalni, javaslom, hogy menjél vissza a "Fogyasztók" oldalra és ott végezd el a háztartásodban lévő elektromos berendezések fogyasztásának kiszámítását!

Teljesítmény

Ár

200 W

35.000 - 55.000 Ft

400 W

35.000 - 55.000 Ft

1000 W

80.000 - 200.000 Ft 192

2000 W

450.000 - 750.000 Ft

5500 W

2.500.000 - 2.900.000 Ft

1.Táblázat. A kereskedelemben kapható inverterek teljesítményei és árai Mint látod, az árak exponenciálisan növekednek a teljesítmény függvényében. Azt sajnos nem lehet megoldani, hogy mondjuk két vagy több 1000W-os invertert párhuzamosan kötünk, ezzel növelve az össz teljesítmény, mivel a kimeneten már váltakozó feszültségek vannak, melyek összesítéséhez nagyon pontosan kéne azok fázisát illeszteni. Ha ennyiért kellene venned egy invertert, Te megvennéd? Én nem. De akkor mit tehetünk? Építsünk magunk egy invertert, vagy kérjük meg az elektronikához értő barátunkat, hogy segítsen benne. Látni fogod, hogy az itt feltűntetett áraknak csak töredékébe fog kerülni a saját készítésű inverter. Az itt következő átalakító ugyan 100 wattos, de ezt könnyen átalakíthatod 1000 vagy akár 5000 wattossá is. Hogy hogyan, azt majd ennek a viszonylag kisteljesítményű inverternek az ismertetése után tudhatod meg. Hogy miért nem mutatok be egyből egy nagyteljesítményű invertert? Azért, mert az itt ismertetett kapcsolást a szerzője, Seiichi Inoue japán villamosmérnök nagyon részletesen ismertette, sőt sok apró kis részletre is kitért, melyek a megépítést nagyon megkönnyítik.

Építsél saját invertert Az általam készített inverter kapcsolóként MOS FET-eket használ. Abból indultam ki, hogy ezt a készüléket autóakkumulátor táplálja, tehát a bemeneti feszültség 12 volt. A kimeneti feszültség 100 volt, de a bemeneti és a kimeneti feszültségek szabadon változhatnak, hiszen mindez a transzformátortól függ. Ha 220 voltra van szükséged, akkor használj olyan transzformátort, amelynek a primertekercse 220 voltra lett tervezve, a szekundertekercse pedig 12 voltra. Én közönséges transzformátort használtam, de ebben a kapcsolásban a primer és a szekunder oldalak fel vannak cserélve, azaz a primer oldal most a 12 voltos bemenet lesz (mely eredetileg a trafó kimenete volt), a szekunderoldal pedig a 220 voltos kimenet (mely eredetileg a trafó bemenete volt). Egy 12V-10A-es transzformátort használtam, így az inverter maximális teljesítménye 120VA (kb. 100 W).

193

Az inverter A kimeneti hullámforma négyszög alakú. Tapasztalatom szerint ez szinte minden elektromos berendezéshez megfelel, nincs szükség tiszta szinuszos hullámformára.

Kapcsolási rajz

A 100 wattos inverter kapcsolási rajza

194

A viszonylag nagy áramok miatt a vastag vonallal jelölt részeket nagyobb átmérőjű vezetékekből kell készíteni. A biztosíték használata elengedhetetlen, mivel az oszcillátor leállásakor nagy bemeneti áramok keletkeznek.

Huzalozási rajz

A vezérlő áramkör huzalozási rajza (vezeték felőli oldal)

Az elkészített vezérlő áramkör

Az áramkör működésének leírása 

Négyszöghullám oszcillátor

195

Ez egy CMOS típusú logikai "NEM" kapukat tartalmazó négyszögjel oszcillátor. Az oszcillátor kimenete a meghajtó áramkörökhöz szintén logikai "NEM" kapukon keresztül kapcsolódik, de a váltakozó áram ellentétes fázisait is ezek a logikai "NEM" kapuk hozzák létre. A nem használt logikai kapukat a nemkívánatos negatív hatások elkerülése érdekében földeld le. Az oszcillátor frekvenciáját a következőképpen határozhatjuk meg: f = 1 / ( 2.2 * C * R ) ahol: f : Az oszcillátor frekvenciája (Hz) C : Kapacitás (F) R : Ellenállás (ohm) Az ellenállások és a kondenzátor értékét a következőképpen határoztam meg. Az volt a célom, hogy az oszcillátor frekvenciáját 50 Hz-re vagy 60 Hz-re lehessen beállítani a potenciométerrel (P1). Mivel a tényleges áramkör elemei bizonyos tűréshatárok között változnak, ezért az itt kiszámított értékek csak referenciák. Minimális frekvencia

Maximális frekvencia

f = 1/( 2.2 * C * R )

f = 1/( 2.2 * C * R )

= 1/( 2.2 * 2.2 * 10-6 * 4.2 * 103 )

= 1/( 2.2 * 2.2 * 10-6 * 2.2 * 103 )

= 1/( 20.328 * 10-3 )

= 1/( 10.648 * 10-3 )

= 49.2 Hz

= 93.9 Hz

A tényleges áramkörön végzett mérések alapján a minimális frekvencia 43.6 Hz, a maximális frekvencia pedig 76.6 Hz volt.



A FET-es meghajtó áramkör

Mivel a TTL áramkörből álló oszcillátor kimeneti feszültsége csak 0V és 5V között váltakozik, ezért ezt 0V

196

és 12V közötti váltakozó feszültséggé kell alakítani, amit például egy FET-tel tudunk elvégezni. Ez nem egy különleges áramkör.



A

A teljesítmény kapcsoló MOS FET áramkör kapcsoló

legfontosabb

áramkör áramköre.

a

DC/AC Én

inverter

teljesítmény-

kapcsolónak C-MOS FET áramköröket használtam. A C-MOS FET elnevezés a Complementary (kiegészítő, komlemens) MOS FET rövidítése. A C-MOS FET áramkör egy P-csatornás és egy N-csatornás MOS FET kombinációja. Amikor a bemeneti jel L szintű, akkor a P-MOS FET kerül bekapcsolt állapotba, amikor pedig a bemenet H szintű, akkor az N-MOS FET. A C-MOS FET áramkörben az N-MOS FET és a P-MOS FET mindig egymással ellentétes műveletet hajt végre. Ennek az áramkörnek egy nagyon fontos jellemzője, hogy viszonylag nagy áram vezérlésére alkalmas. Amikor a bemenet L szinten van, akkor a kimenet a P-MOS FET-en keresztül kapcsolódik a tápra és H szintűvé válik, amikor pedig a bemenet H szinten van, akkor a kimenet az N-MOS FET-en keresztül kapcsolódik a földre. A kimenet és bemenet fázisai ellentétesek. A MOS FET árama már akkor megszűnik, mikor a "gate" feszültsége még nem érte el a 0 V-ot. Ez a küszöbfeszültség a FET típusától függően változhat, de az áram már akkor kikapcsol, mikor a "gate" feszültsége 1-2 V alá esik. Ennek köszönhetően a C-MOS áramkörben a P-MOS FET és az N-MOS FET sohase kerül egyszerre bekapcsolt állapotba. A két C-MOS FET áramkört ellenfázisú jelek vezérlik.

197

Amikor a TR3 és TR4 bemenete L szinten van, a TR5 és TR6 bemenete pedig H szinten van, akkor a TR3 és a TR6 bekapcsolt állapotba, a TR4 és TR5 pedig kikapcsolt állapotba kerül. Így az elektromos áram az "A" ponttól a "B" pont felé folyik a transzformátor 12V-os bemenetén. Amikor a bemeneti jelszintek ellentétesek, akkor a TR3 és a TR6 kikapcsolt állapotba, a TR4 és TR5 pedig bekapcsolt állapotba kerül. Így az elektromos áram a "B" ponttól az "A" pont felé folyik a transzformátor 12V-os bemenetén. Az itt említett feltételek bármelyike folytatódhat, mikor az oszcillátor leáll, aminek következtében nagy áram kezd el folyni a transzformátor bemenetén. Ezért egy biztosítékot kell alkalmaznunk a transzformátor tekercsének a védelmében.



Az 5 V-os tápfeszültség áramköre

Ez az áramkör végzi a feszültség +5V-os szabályozását. Nyugodtan használhatunk 100mA típusú szabályozót, mivel ez csak az IC1-et hajtja meg.

Az alkatrészek rövid ismertetése 198



Logikai "NEM" kapuáramkör IC az oszcillátorhoz ( 4069UB ) Ezt a logikai "NEM" kapuáramkört a 40-70Hz körüli négyszögjel előállítására használjuk.

A 4069UB IC adatlapja



+5V-os feszültségszabályozó IC ( 78L05 )

Ezt az IC-t arra használjuk, hogy a +12V-ból stabil +5V-ot állítsunk elő.

A 78L05 IC adatlapja



A teljesítmény tranzisztorokat meghajtó FET (

2SC1815 ) Ez a tranzisztor hajtja meg a C-MOS FET-eket az oszcillátor négyszögjeleivel. Az oszcillátor kimeneti feszültségét 0V és 12V közötti feszültséggé alakítja át. A 2SC1815 tranzisztor adatlapja



Teljesítmény MOS FET ( 2SJ471 )

Ez egy P csatornás MOS FET. A maximális "drain" áram 30A.

199

Amikor a FET bekapcsolt állapotban van, a drain és a source közötti ellenállás 25 milliOhm. Ebből következően 10A-es áram esetén a teljesítményveszteség 2.5 W. A 2SJ471 teljesítménytranzisztor adatlapja



Teljesítmény MOS FET ( 2SK2956 )

Ez egy N csatornás MOS FET. A maximális "drain" áram 50A. Amikor a FET bekapcsolt állapotban van, a drain és a source közötti ellenállás 7 milliOhm. Ebből következően 10A-es áram esetén a teljesítményveszteség 0.7 W. A 2SK2956 teljesítménytranzisztor adatlapja



Transzformátor A

következő

jellemzői

vannak

az

általam

használt

transzformátornak: Primer feszültség: 100V és 110V Szekunder feszültség: 12V Szekunder áram : 10A Méret : 100mm(Sz), 90mm(M) és 100mm(Átm.) Súly : kb. 2.5Kg

(A többi alkatrész rajzát itt nézheted meg)

200

Az inverter összeszerelése 

A teljesítménytranzisztorok elhelyezése a hűtőbordán

A teljesítménytranzisztorok hűtőbordán történő elhelyezésekor a hőelvonás szempontjait vettem figyelembe. A 2SJ471 bekapcsolt állapotban mért ellenállása 25 milliOhm, a 2SK2956-é pedig 7 milliOhm. Tehát amikor ugyanakkora áram folyik keresztül mindkét MOS FET-en, akkor a 2SJ471en négyszer több hő keletkezik, mint a 2SK2956-on. Ezért helyeztem el a 2SJ471-es tranzisztorokat a hűtőborda felső részére úgy, hogy több helyet biztosítottam a hőelvonásra, mint a 2SK2956 esetében. Mivel a hő felfelé emelkedik, ezért a tranzisztorokat a borda alsó részén helyeztem el. Befestettem a szilikon alapú FET-eket a hő jobb szétszórása érdekében. Mind a 2SJ471, mind pedig a 2SK2956 öntött típusú, így nem kell szilikon lapot használni a szigetelésükre.

Mivel a vezetékek vastagok, azokat linóleum szálakkal összekötöztem, így nem érnek hozzá a FET-ekhez és nem lógnak szanaszét a levegőben.



Lyuk a tartóvason Egy négyszög alakú lyukat alakítottam ki a tartóvason, hogy a hűtőbordát és rajta a FET-eket könnyen rögzíthessem. A FETeket 3 mm-es anyás csavarokkal erősítettem a hűtőbordához, a bordát pedig csapokkal a tartóvashoz.

201



A bemeneti kábelek rögzítése A 12 V-os bemeneti kábeleket vezetékrögzítővel kötöm össze, mikor az invertert nem használom. Ehhez 0.5 mm vastagságú alumíniumlemezeket használtam, melyekhez oda lehet kötni a használaton kívül lévő kábeleket.



A vezérlő áramkör beszerelése Mivel a tartóvasat szinte teljesen betölti a transzformátor, ezért a vezérlő elektronikát a tartóvas oldalára szereltem fel.



A bemeneti oldal vezetékezése

Nagy odafigyelést igényelt az, hogy a linóleum szálakhoz ne érjen hozzá a forrasztópáka, mivel a vezetékek vastagok voltak, a hely pedig nagyon kicsi volt. Én egy 80W-os forrasztópákát használtam, mivel kisebb teljesítményű páka nem tudna elegendő hőt előállítani a vastag vezetékek forrasztásához.

202



A kimeneti oldal vezetékezése A FET "drain" lábát közvetlenül a transzformátor csatlakozójára forrasztottam. Az egyes FET-ek "drain" lábait összeköthettem volna egymással a hűtőbordán is, de a szűk hely miatt ezt úgy oldottam meg, hogy minden egyes "drain"-re külön vezetéket forrasztottam és azokat kötöttem össze a transzformátor csatlakozójával.

Az inverter teljesítményének kiértékelése A tesztelés során áramforrásnak autóakkumulátort használtam, terhelésként pedig villanykörtéket.

A tesztelő áramkör rajza Az akkumulátor nagyon alacsony belső ellenállása miatt nagy áramok (több mint 100A) folyhatnak keresztül a csatlakozókon rövidzár esetén, ezért a rövidzár lehetőségét teljesen ki kell zárni!



A kimeneti teljesítmény mérése

Megmértem a bemeneti feszültséget, a bemeneti áramot és a kimeneti feszültséget különböző fogyasztású izzólámpák esetén. Nagy terhelés esetén a kimeneti feszültség leesett. Az izzók teljesítményfelvétele változik a feszültség függvényében, így a tényleges fogyasztást a kimeneti feszültség alapján határoztam meg 203

feltételezve, hogy az izzó ellenállása nem változik. A valóságban azonban az izzó ellenállása az elektromos fogyasztástól függően változik, így a mért eredmény nem teljesen pontos. A feszültség és áram alakja nem szinuszos, ez további hibákat eredményez. Mindezek ellenére úgy vélem, hogy ezek nincsenek nagy hatással a mérés eredményére. Egy példa: 60W-os izzó esetében az izzó ellenállása V * V / W = 100 * 100 / 60 = 167 Ohm. (Feltételeztem, hogy ez az érték nem változik a feszültség függvényében.) 98 V-os feszültség esetén a fogyasztott teljesítmény V * V / R = 98 * 98 / 167 = 57.5 W.

Az inverter teljesítményét jellemző görbék 110W-os kimenő teljesítménynél 10A bemenő áramot vesz fel az inverter. Ez a maximálisan megengedett teljesítmény ennél a berendezésnél, melynél a kimeneti feszültség 90V-ra esik le. Tovább növelve a fogyasztók teljesítményfelvételét a kimeneti feszültség tovább esik, ezért úgy gondolom, hogy ennek az inverternek a maximális terhelhetősége 120W.



A hőmérsékletnövekedés mérése

Megmértem a FET-ek hőmérsékletnövekedését, mikor az inverter tartósan adta le a maximális teljesítményt. A mérés helyének a hűtőborda azon részét választottam, ahol a FET-ek voltak elhelyezve.

204

A hőmérsékletemelkedés görbéje



A kimeneti feszültség hullámformája

Az inverter kimenete négyszöghullám. A terhelés növekedésével a hullámforma a transzformátor tekercseinek természetéből adódóan valamelyest megváltozik. A változás a hullámforma felfutó és lefutó éleinél látható. Ugyanakkor úgy gondolom, hogy ezek a változások olyan csekélyek, hogy nem kell velük foglalkozni.

Nincs terhelés

60W-os terhelés

110W-os terhelés

Az itt bemutatott inverter leírását innét vettem.

205

Az inverter teljesítményének megnövelése Most pedig nézzük meg, hogyan lehet a fentebb ismertetett inverter teljesítményét megnövelni. Két dologtól függ az inverter teljesítménye: 

a transzformátor terhelhetőségétől és



a T3, T4, T5 és T6 tranzisztorok teljesítményétől

Nézzük meg először a transzformátorok teljesítménynövelésének lehetőségét. A transzformátor teljesítménye a vasmag méretétől valamint a primer és szekunder tekercsek vezetékeinek átmérőjétől függ. Nagyobb teljesítményű transzformátorokat már nem lehet készen venni, azokat úgy kell magunknak tekercselni vagy ezzel foglalkozó szakemberektől megrendelni. Kétféle típusú vasmag van. A hagyományos szögletes E-I vasmag és a torroid alakú vasmag. Az utóbbi használata előnyösebb, mivel ott a hatásfok eléri a 95 %-ot is, míg az E-I alakú vasmagok hatásfoka jóval 90 % alatt van. Ekkora teljesítményeknél ez már nagyon sokat jelent. A hatásfok a mágneses fluxus akadályoztatása miatt olyan alacsony az E-I alakú vasmagoknál. Ezt a következő ábrán is láthatod.

A mágneses erővonalak haladása az E-I alakú és a torroid alakú vasmagoknál

A tranzisztorok teljesítménye attól függ, hogy mekkora áramot tudnak tartósan átengedni magukon anélkül, hogy tönkremennének. Az is fontos paraméter, hogy mekkora a kimenetük nyitóirányú ellenállása, mivel ez határozza meg azt a teljesítmény-veszteséget, ami hő formájában távozik a tranzisztorok felületéről. Minél kisebb ez az ellenállás annál kevesebb teljesítményt veszítünk a tranzisztorokon és annál jobb lesz az inverterünk hatásfoka.

206

Ha például olyan tranzisztort választunk, amelynek az üzemi árama Id = 95 A és a kimeneti ellenállása Rds(on) = 0.008 Ohm, akkor a tranzisztoron átfolyó áram teljesítményvesztesége Pveszt = U * I = R * I * I = 0.008 * 95 * 95 = 72,2 W. Mivel a fentebb ismertetett kapcsolásban egyszerre mindig két tranzisztor van nyitva (TR3 és TR6 vagy TR4 és TR5), ezért ezt a teljesítményveszteséget még meg kell szoroznunk kettővel (azt feltételezve, hogy mindegyiknek egyforma a nyitóirányú ellenállása): Pveszt2 = 72,2 W + 72,2 W = 144,4 W. A maximális teljesítmény, amit folyamatosan le tudnak adni a tranzisztorok: Pmax = U * Imax = 12 V * 95 A = 1140 W. Ebből le kell vonnunk a veszteségeket: Phaszn = Pmax - Pveszt2 = 1140 W - 144,4 W = 995,6 W. Ha a transzformátor hatásfokát 95 %-osnak vesszük (torroid), akkor annak kimenetén Pki = Phaszn * 0.95 = 995,6 W * 0.95 = 945,82 W maximális teljesítmény vehetünk le. Amennyiben nagyobb teljesítményekre van szükségünk, akkor párhuzamosan köthetünk további tranzisztorokat, ezáltal növelve az átereszthető áramok nagyságát. Azt is megtehetjük, hogy két vagy több kisebb teljesítményű transzformátort párhuzamosan kötünk, mivel ebben az esetben a bemeneti áramok teljesen megegyező fázisban vannak, így a kimeneten összegezve azok egymást erősítik.

A hűtőborda méretezése Az inverter nagy bementi áramokkal dolgozik, ami még a tranzisztorok nagyon kis kimeneti ellenállása mellett is jelentős teljesítményveszteséget okoz, mely hő formájában távozik a tranzisztorok felületéről. Ahhoz, hogy károsodás nélkül tartósan üzemelhessenek a tranzisztorok, hűtőbordát kell alkalmaznunk, ami segít a keletkezett hő gyorsabb és hatékonyabb elvezetésében. Elméletileg minél nagyobb a hűtő felülete, annál jobb, viszont a túl nagy felület túl drága és feleslegesen nagy helyet foglal el. Ezért fontos, hogy pontosan kiszámítsuk a szükséges felületet. Mielőtt a megfelelő hűtőborda kiválasztásáról szó esne, jöjjön egy kis elmélet. Azt a maximális hőt, amit a félvezető hűtés nélkül is el tud vezetni, Q-val jelöljük (esetleg Pch-val) és wattban adjuk meg. Ezt az értéket a félvezető adatlapjáról olvashatjuk le. A hőelvezetés különböző hőellenállású anyagokon keresztül történik. Ezt egy áramkörként lehet elképzelni, ahol az áram a vezető egyik végéből a másikba folyik különböző ellenállásokon keresztül. A hőellenállás áramkörét a következő ábra szemlélteti. 207

A hőellenállás áramköre ahol: 

Tj - a félvezető maximálisan megengedett hőmérséklete °C-ban. Ezt az adatlapról olvashatjuk le, de általában 115°C és 180°C között változik. Néha Tch-val is jelölik.



Tc - a félvezető tokjánál maximálisan megengedett hőmérséklete °C-ban.



Ts - a hűtőborda maximálisan megengedett hőmérséklete °C-ban. Ez, akárcsak a Tc esetében a tokhoz legközelebbi helyen mért maximális megengedett hőmérséklet.



Ta - környezeti hőmérséklet °C-ban.

Ha tudjuk az adott hővezető közeg két végén a hőmérsékleteket, akkor meg tudjuk határozni a közeg hőellenállását: R=

T/Q 

Rjc - a félvezető és a tok közötti hőellenállás = (



Rcs - a tok és a hűtőborda közötti hőellenállás = (



Rsa - a hűtő és a környezet közötti hőellenállás = (

Tjc)/Q = (Tj - Tc)/Q Tcs)/Q = (Tc - Ts)/Q Tsa)/Q = (Ts - Ta)/Q

Az Rjc értéke adott, azt nem tudjuk megváltoztatni. A pontos értékét a félvezető adatlapja tartalmazza. Az Rcs értékét gyakran felületi hőellenállásnak is nevezik. Ennek értéke attól függ, hogy hogyan érintkezik a tok a hűtőborda felületével. Bizonyos illesztő anyagok vagy kenőanyagok használatával ezt az értéket jelentősen lecsökkenthetjük, mivel akkor nagyobb felületen érintkezik a tok a hűtőbordával. Az Rsa a hűtőborda hőellenállása. Ez az az érték, amit egyértelműen mi határozunk meg. 208

A hűtőborda kiválasztásánál első lépésként a kívánt Rsa értékét határozzuk meg a következő képlettel: Rsa = ( ( Tj - Ta ) / Q ) - Rjc - Rcs Ebben az egyenletben a Tj, a Q és az Rjc a gyártó által megadott paraméterek, a Ta-t és az Rcs-t viszont mi határozzuk meg. A Ta értéke tipikusan 35 és 45°C között van, ha a hűtőfelület a szabad levegővel érintkezik és 50 60°C közötti, ha valamilyen más, hőt termelő készülék van a közelében. A felületi ellenállás ( Rcs ) értéke az érintkező felületek simaságától, laposságától, az alkalmazott szerelési nyomástól (amit a rögzítő csavar feszítése határoz meg), a csatlakozó felületek nagyságától és természetesen az illesztő anyag típusától és vastagságától függ. A pontos értékét nagyon nehéz meghatározni, de a hűtőborda adatlapján levő értékekkel számolhatunk. A következő táblázat néhány tipikus anyag felületi hőtulajdonságait mutatja be. Vezetőképesség

Vastagság

Rcs

0.010 W/°C

0.002 inch

0.19 °C/W

0.030 W/°C

0.002 inch

0.07 °C/W

Kon-Dux

0.030 W/°C

0.005 inch

0.17 °C/W

A-Dux

0.008 W/°C

0.004 inch

0.48 °C/W

1070 Ther-A-Grip

0.014 W/°C

0.006 inch

0.43 °C/W

1050 Ther-A-Grip

0.009 W/°C

0.005 inch

0.57 °C/W

1080 Ther-A-Grip

0.010 W/°C

0.002 inch

0.21 °C/W

1081 Ther-A-Grip

0.019 W/°C

0.005 inch

0.26 °C/W

A-Phi 220 @ 20psi

0.074 W/°C

0.020 inch

0.27 °C/W

1897 in Sil-8

0.010 W/°C

0.008 inch

0.81 °C/W

1898 in Sil-8

0.008 W/°C

0.006 inch

0.78 °C/W

Anyag There-O-Link Thermal Compound High Performance Thermal Compound

2.Táblázat. Néhány tipikus hűtőborda hőtulajdonságai Amikor minden adat a rendelkezésünkre áll, akkor meghatározhatjuk azt a maximális Rsa értéket, amellyel egyenlő vagy annál kisebb lehet a hűtőborda hőellenállása.

209

Példaként vegyük a 2SK2956 MOS FET-et, melynek adatlapját itt láthatod. A Q (Pch) értéke 35 W, a Tj (Tch) értéke 150 °C. Környezeti hőmérsékletnek (Ta) vegyünk 35 °C-ot. Az Rjc nincs megadva, de vehetünk egy tipikus értéket, mely 1.5 °C/W. A hűtőbordák közül az "1897 in Sil-8"ból készültnek a legnagyobb a hőellenállása (0.81 °C/W). Ezek szerint a hűtőborda maximálisan megengedett hőellenállása: Rsa1 = ((Tj - Ta)/Q)-Rjc-Rcs = ((150-35)/35)-1.5-0.81 = 0.97 °C/W. Ha viszont az érintkező felületeket valamilyen felületi illesztővel töltjük ki, akkor a hőellenállás lecsökkenhet akár 0.07 °C/W-ra is. Ez a felületi illesztő általában valamilyen termál zsír, de használhatsz gépzsírt is. A lényeg az hogy az egyenetlen felületek között keletkező légréseket valamilyen, a hőt jól vezető anyaggal töltsük ki. A hűtőborda maximálisan megengedett hőellenállása 0.07 °C/W esetén: Rsa2 = ((Tj - Ta)/Q)-Rjc-Rcs = ((150-35)/35)-1.5-0.07 = 1.71 °C/W. És akkor most nézzük meg, hogyan választhatjuk ki a szükséges méretű hűtőbordát. A hűtőbordát általában a hűtőfelületének a nagyságával jellemezzük, és ezt az adatlapról olvashatjuk le. Azonban van egy másik elterjedt mód is, méghozzá a térfogat meghatározása. A következő ábra azt mutatja be, hogy hogyan aránylik a hőellenállás (Rsa) a hűtőborda térfogatához. Mivel ez az ábra a különböző típusú és formájú hűtőbordák átlagával számol, ezért az eredmény csak megközelítőleg pontos, de a céljainknak megfelel.

210

A térfogat az adott test magasságának, szélességének és hosszúságának a szorzata. Tehát ha tudjuk a borda szélességét és magasságát, akkor meghatározhatjuk a hosszúságát is. Az ábrából láthatjuk, hogy az általunk meghatározott Rsa1 = 0.97 °C/W maximális hőellenállást kb. 900 cm3-es hűtőborda térfogattal érhetjük el. Ha a hűtőbordánk szélessége 10 cm, a magassága pedig 3 cm, akkor a hosszúságának 900 /( 10 * 3 ) = 30 cm-nek kell lennie. Ha azonban az érintkező felületeket vékonyan bekenjük gépzsírral és nagyon jól megszorítjuk a MOS FET-et a hűtőbordához erősítő csavart, akkor elérhetjük, hogy a felületi ellenállás Rcs lecsökken 0.07-re, ami Rsa2 = 1.71 °C/W-os maximális hőellenállást eredményez. A fenti ábrából láthatjuk, hogy ezt kb. 450 cm3-es hűtőborda térfogattal érhetjük el. Ha a hűtőbordánk szélessége 10 cm, a magassága pedig 3 cm (akár csak az előbbi példában), akkor a hosszúságának 450 /( 10 * 3 ) = 15 cm-nek kell lennie. Mint látjuk, a hűtőborda mérete a felére csökkent. A MOS FET-ek adatlapján olvasható Q (Pch) érték azonban arra értendő, mikor maximális a tranzisztoron folyó áram. Ha azonban 2 vagy több tranzisztort párhuzamosan kötünk, akkor az egy tranzisztorra jutó áram már kisebb lesz, ezáltal a disszipálandó hő mennyisége is lecsökken, ami a hűtőfelület további csökkenését is lehetővé teszi. Ha a fenti példánál maradunk és 2SK2956 MOS FET-et vesszük alapul, akkor láthatjuk, hogy a tranzisztor maximálisan üzemi árama Id = 50 A. Ha nekünk azonban mondjuk 60 A-ra van szükségünk, akkor 2 db 2SK2956-ot kell párhuzamosan kötnünk. Ebben az esetben az egy tranzisztorra jutó áram csak 30 A lesz, ami a keletkezett hő 211

mennyiségét 30/50 = 0.6-szeresére csökkenti, azaz Qtényleges = 0.6 * Pch = 0.6 * 35 W = 21 W. Ebben az esetben a maximális hőellenállás: Rsa3 = ((Tj - Ta)/Q)-Rjc-Rcs = ((150-35)/21)-1.5-0.07 = 3.9 °C/W. A fenti ábrából láthatjuk, hogy ezt kb. 90 cm3-es hűtőborda térfogattal érhetjük el. Ha a hűtőbordánk szélessége 10 cm, a magassága pedig 3 cm (akár csak az előbbi példákban), akkor a hosszúságának 90 /( 10 * 3 ) = 3 cm-nek kell lennie. Mint látjuk, a hűtőborda mérete a harmadára csökkent. Ezeket a méreteket még legalább az ötödére csökkenthetjük, ha ventillátorokat is használunk. Megjegyzés: Mind a három példában úgy számoltunk, hogy a hűtőborda hőmérséklete 50 °C-kal haladja meg a környezeti hőmérsékletet, így a borda hőmérséklete Thb = 35 °C + 50 °C = 85 °C. Ez egy kicsit soknak tűnhet, de ne felejtsük el, hogy az adott példánál a MOS FET-ben a félvezetőn átfolyó maximális áram 150 °C-os hőmérsékletet hoz létre, ezt kell lehűtenünk. A hűtőbordák méretezését innét vettem. (A ventillátorok méretezéséről is ugyanitt olvashatsz angolul.)

Az inverter méretezése A következő táblázatban megadhatod a kiválasztott tranzisztorok néhány paraméterét, a szükséges kimeneti teljesítményt (az előző oldalon kiszámolt fogyasztók teljesítményszükségletének 500 Wos felkerekített értéket a "Fogyasztás" nevű szövegre kattintva írhatod be), valamint megadhatod a transzformátor hatásfokát és teljesítményét. Eredményként a szükséges tranzisztorok számát, a szükséges bemeneti áramot és a veszteségeket, valamint a teljes szükséges hűtőborda térfogatot kapod meg. A hűtőbordák méreteinél az első érték a katalógusban megadott Q értéke alapján számolt méret, a zárójelben lévő érték pedig a több párhuzamosan kapcsolt tranzisztor esetén lecsökkentett Q értéke alapján számolt méret.

Bemeneti feszültség =

P MOS FET (TR3,TR5)

V

Környezeti hőmérséklet =

N MOS FET (TR4,TR6)

°C

Transzformátor

212

Id =

A

Id =

Rds(on) =

Ohm

A

Rds(on) =

P= Ohm

Q (Pch) =

W

Q (Pch) =

W

Tj (Tch) =

°C

Tj (Tch) =

°C

Rjc =

°C/W Rcs =

VA

Hatásfok =

%

°C/W

Szükséges kimeneti teljesítmény (Fogyasztás) =

W

A szükséges alkatrészek mennyisége: 2 * 1 = 2 db

2 * 1 = 2 db

NaN db

NaN W

NaN W

Teljesítményveszteségek: NaN W

Összesített teljesítményveszteség: NaN W A szükséges bemeneti áram: NaN A A szükséges hűtőborda térfogata: undefined (undefined) cm3 / undefined (undefined) cm3 / FET Ha a magassága

FET cm, a szélessége pedig

NaN (NaN) cm / FET

Össz: NaN (NaN) cm3

cm, akkor a hossza:

NaN (NaN) cm / FET

Össz: NaN (NaN) cm

3.Táblázat. Inverter adatainak kiszámolása Figyeld meg, hogy mi történik, ha a hatásfokot és a bemeneti feszültséget, valamint a tranzisztorok különböző paramétereit megváltoztatod. Próbáld megtalálni azt az optimális megoldást, ahol a legkisebbek a veszteségek, legkevesebb alkatrész kell és a szükséges bemenő áram is a legkisebb. Ezt úgy érheted el, ha megnöveled a bemeneti feszültséget (12-48 V) és kisellenállású tranzisztorokat használsz. A tranzisztorok üzemi árama lehet kisebb is, mivel ekkor ugyan megnő a szükséges tranzisztorok száma, viszont az eredő kimeneti ellenállásuk és a disszipálandó hő mennyisége lecsökken, ami kisebb veszteségeket és kisebb hűtőborda felületet igényel. Ha a bemeneti feszültség nagyobb mint 12V, akkor a TR1 és TR2 FET meghajtókat is úgy kell kiválasztani, hogy azok a magasabb üzemi feszültségen is biztonsággal működjenek. 213

Szinuszhullám előállítása Az itt tárgyalt inverter kimenetén négyszögjeleket kapunk. Ez teljesen megfelel szinte minden hálózati fogyasztónak, beleértve a számítógépet és a TV készüléket is. Azonban egy kis módosítással ebből a négyszögjelből szinuszhullámot is előállíthatunk. A működési elv megértéséhez tudnunk kell, hogy a négyszögjel tulajdonképpen tiszta szinuszhullámok összessége. A négyszögjel frekvenciája megegyezik a legnagyobb amplitúdójú szinuszhullám frekvenciájával, a többi szinuszhullám pedig ennek az alapharmonikusnak a felharmonikusa, különböző fáziseltolásokkal. Ha tehát a négyszögjel helyett tiszta szinuszhullámra van szükségünk, akkor egy LC szűrőt kell alkalmaznunk, mely kiszűri az összes felharmonikust és csak az alap szinuszhullámot hagyja meg. A szűrőt a transzformátor 220 V-os kimeneti tekercse és a fogyasztók közé kell tennünk. A szűrő rezonanciafrekvenciája az induktivitás és a kapacitás értékeitől függ: f = 1 / ( 2 * Pi *

(L * C ) )

Ebből kifejezhetjük a kondenzátor kapacitását: C = 1 / ( 4 * Pi * Pi * f * f * L ) Tudjuk, hogy 50 Hz-es szinuszos jelet szeretnénk kapni, ezért: C = 1 / (4*3,14*3,14*50*50*L) = 1 / ( 98696 * L ) A tekercset nekünk kell elkészíteni, mivel az elektronikai boltokban kapható induktivitások csak kis áramokra lettek tervezve, ezért ha a 220 V-os kimenetre ilyen tekercset tennénk, az pillanatok alatt elégne. A tekercset kb. 1 mm átmérőjű vezetékből készítsük. Ilyen vezeték a hagyományos 220 V-os kábel, melynek az egyik erét használjuk csak. Az induktivitást a következő képlet alapján tudjuk kiszámolni: L = ( µ * N * N * A ) / l 214

ahol: µ: a tekercs magjának mágneses permeabilitása. Mivel mi csak vasmag nélküli tekercset használunk, ezért a levegő permeabilitását vesszük alapul, melynek értéke 1. N: a tekercs menetszáma A: a tekercs keresztmetszete. Ezt az átmérőből számíthatjuk ki, azaz A = ( Pi * D * D)/4 l:

a tekercs hossza. Ezt a tekercs menetszáma és átmérője határozza meg, tehát l = N * Pi * D

Ezek szerint: L = ( N * N * 3,14 * D * D ) / ( 4 * N * 3,14 * D ) L = ( N * D ) / 4 Legyen a tekercs átmérője 20 mm (0.02 m), a menetszáma pedig 20. Ekkor: L = ( 10 * 0,02 ) / 4 = 0,05 H = 50 mH Ezek szerint a szükséges kapacitás értéke: C = 1 / ( 98696 * L ) = 1 / ( 98696 * 0,05 ) C = 0,0002026 F = 202,6 µF A kondenzátor kiválasztásakor figyelj arra, hogy a megengedett feszültsége meghaladja a 230 V-ot. A következő táblázatba beírhatod a tekercsed menetszámát és átmérőjét (mm-ben!), eredményül pedig a tekercs vezetékének hosszát, induktivitását és kondenzátor kapacitását kapod meg. Menetszám menet

Átmérő mm

Hossz

Induktivitás

Kapacitás

NaN mm

0H

0F

4.Táblázat. Az LC szűrő adatainak kiszámítása Amennyiben tovább szeretnéd szűrni a kimenő jelet, akkor még egy vagy két további LC szűrőfokozatot is hozzácsatlakoztathatsz a kimenethez.

215

Árkalkuláció Most pedig nézzük meg, hogy mennyibe kerülne ez a saját készítésű inverter. Kezdjük a legdrágább alkatrésszel, vagyis a transzformátorral. Ennek ára a teljesítmény függvényében változik. Az itt lévő árlistából kitűnik, hogy egy 200 VA-es trafó 20 euróba kerül (kb. 4800 Ft), egy 2000 VA-es trafó pedig 130 euróba (kb. 31000 Ft). Az árak növekedését figyelve egy 5500 VA-es trafó olyan 400 euróba (96000 Ft-ba) kerülhet. A négyszögjel generátorra 400-500 Ft-ot számolhatunk, a meghajtó fokozatra megint 400 Ft-ot, a kimeneti fokozatra pedig a teljesítmény függvényében 3000-12000Ft-ot. A hűtőbordára ismételten a teljesítmény függvényében 2000-7000 Ft-ot vehetünk. Az LC szűrőre számoljunk 400 Ft-ot (a nagyfeszültségű kondenzátor miatt). Ehhez még hozzávehetjük a doboz anyagának költségét, a biztosítékot, csatlakozókat, melyekre számoljunk 4000 Ft-ot. A következő táblázatban összehasonlíthatod, hogy a készen vett inverterek árai és a saját készítésű inverterek milyen arányban vannak egymáshoz. Teljesítmény

Ár (kész)

Ár (saját)

200 W

35.000 -

55.000 Ft

15.000 Ft

400 W

35.000 -

55.000 Ft

18.000 Ft

1000 W

80.000 - 200.000 Ft

30.000 Ft

2000 W

450.000 - 750.000 Ft

42.000 Ft

5500 W

2.500.000 - 2.900.000 Ft

120.000 Ft

5.Táblázat. A kereskedelemben kapható és a saját készítésű inverterek árainak összehasonlítása Ugye hatalmas a különbség? Az 5500 W-os inverternél már több, mint 20-szoros az árdifferencia. Az is egyértelmű, hogy a legdrágább alkatrész a transzformátor, ráadásul azt nem lehet csak úgy megvenni egy elektronikai szaküzletben, hanem meg kell rendelni, ami már egy kicsit körülményes és időigényes, arról már nem is beszélve, hogy egy 5.5 kVA-es torroid transzformátor súlya elérheti a 40-45 kg-ot is. Ezért logikusan merül fel a kérdés, hogy meg lehetne-e építeni egy olyan invertert,

216

amely nem tartalmaz transzformátort. A válasz: igen, meglehet. Erről olvashatsz az itt következő részben.

Transzformátor nélküli inverter Mielőtt elkezdenénk tárgyalni

a

transzformátor nélküli invertert, szeretném elmondani, hogy ez csak akkor használható, ha a terhelés állandó. Amennyiben a különböző fogyasztókat ki-be kapcsolgatod, akkor ez a megoldás nem használható! A transzformátor arra kell, hogy az alacsony, 12-48V-os bemenő feszültséget 220 V-os hálózati feszültséggé

alakíthassuk.

De

feszültséget

növelni nem csak transzformátorral lehet, hanem úgynevezett feszültségkétszerező kaszkádokkal is, melyek diódákból és kondenzátorokból állnak. A

feszültségkétszerező

működési

elve Ez az áramkör a bementi váltakozó feszültségnek körülbelül a kétszeresét adja a kimenetén. Mikor a bementen negatív feszültség jelenik meg, az elektromos áram a D1 diódán keresztül feltölti a C kondenzátort, melynek következtében a kondenzátor lemezein Vc feszültséget mérhetünk.

Mikor a bementen pozitív feszültség jelenik meg, a bemeneti Vi feszültség és a feltöltött kondenzátor Vc feszültsége összegződnek és a D2 diódán keresztül jelennek meg a kimeneten. A Vi és Vc feszültségek értéke a bementi váltakozó feszültség frekvenciájának függvényében változik. Vki = Vi + Vc

217

Ha nagy frekvenciákon működik az áramkör, akkor úgynevezett shottky diódákat kell alkalmazni, melyeknek nagyon gyors a kapcsolási ideje. A működési elv ismertetését innét fordítottam le. Nekünk azonban nem elegendő kétszeres feszültségnövekedés, ezért a fentebb bemutatott feszültségkétszerezőt még ki kell bővítenünk. Az egyenirányított impulzusból, mely 0V és +Vki Volt között változik -Vki és +Vki között váltakozó feszültséget kell előállítanunk. Ezt egy újabb kondenzátor beiktatásával tehetjük meg, mely a D2 diódán keresztül a pozitív bemeneti feszültséggel töltődik fel. Ezt mutatja be a következő ábra. Mint látod, a kimeneti feszültség pozitív amplitúdója a Vi és a Vc1 összege, míg a negatív amplitúdó a Vi´és a Vc2 összege. Ez az áramkör mind a pozitív, mind pedig a negatív félhullám amplitúdóját nagyjából a kétszeresére növeli. Amennyiben további feszültségnövelésre van szükségünk, úgy még annyi kaszkádot kötünk sorba, hogy azok kiadják a szükséges kimeneti feszültséget. A következő kaszkád negatív bemenetét a "Köv."vel jelzett kimenetre kell kapcsolnunk, a pozitív bemenetet pedig az előző kaszkád pozitív kimenetére. Ezt a következő ábrán is láthatod. Annyi kaszkádot rakhatsz össze, amennyi csak kell. A kimeneten kapott feszültség az Ube bemeneti feszültség n-szerese, ahol "n" a kaszkádok száma. A valóságban azonban a diódák nyitóirányú ellenállása nem nulla, tehát valami veszteség minden diódán létrejön, ezért úgy kell számolnunk, hogy egy kaszkádnál a kimeneti feszültség a bemeneti feszültség 1.9 szerese, nem pedig kétszerese. A kimeneti feszültség ennek megfelelően: Uki = Ube + ( Ube * 0.9 * n ) Ebből n-t kifetezve: n = ( Uki - Ube ) / ( Ube * 0.9 ) Ha például 48 V-os a bemeneti feszültség, akkor: n = (220 - 48) / (48*0.9) = 3.98 => 4

218

Ez a kimeneti feszültség azonban frekvenciafüggő. A fenti egyenlet akkor igaz, mikor a frekvencia a kondenzátor és a dióda ellenállása által meghatározott rezonanciafrekvenciával egyenlő. A kondenzátorok kapacitását a terhelő ellenállás függvényében határozhatjuk meg. f = 1 / 2 * Pi * R * C ebből kifejezhetjük a C-t: C = 1/2*Pi*f*R = 1/2*3,14*50*R = 1/314*R Az R a fogyasztó ellenállása, melynek értékét a teljesítmény és a feszültség ismeretében meghatározhatjuk: R = U * U / Pki így: C = 1 / 314*R = 1 / 314 * (U*U/Pki) = Pki / 314*U*U = Pki / 314*220*220 = Pki / 15197600 Ha tehát a terhelés 1000 W, akkor a kondenzátorok kapacitása 65,7 µF, 5000 W-os terhelésnél viszont már 329 µF kell legyen. Amennyiben a terhelés megváltozik, a kondenzátorok nem tudnak teljesen feltöltődni, így a kimeneti feszültség a terhelés változásával csökkenni kezd. Amennyiben a terhelés mondjuk csak 1000 W-os határok között változik, úgy meg lehetne határozni egy átlagos terhelést és a hozzávaló kondenzátor kapacitását. Egy háztartásban azonban jóval nagyobbak a terhelésingadozások. Neked kell eldöntened, hogy az adott célra megfelel-e a transzformátor nélküli inverter. Mivel a diódák maximálisan megengedett árama általában kisebb, mint amekkora nekünk kell, ezért megtehetjük azt, hogy két vagy több diódát sorba kötünk, míg el nem érjük a kívánt áramerősséget. Ha például a bemeneten 70 A áramot kell átengedniük a diódáknak, és mondjuk 10 A-es diódáink vannak, akkor a biztonsági szempontokat is figyelembe véve 80 %-os max árammal számolva: N = 70 A / ( 0.8 * 10 A ) = 8.75, amit 9-re kerekítünk. A diódák kiválasztásánál az áramerősséget úgy határozhatjuk meg, hogy minden fokozatnál a bemenő áramot el kell osztani a kaszkádok számával. A következő táblázatban egy 48 V bemeneti feszültséggel rendelkező négykaszkádos feszültségnövelő áramkör kaszkádjainak az áramait és feszültségeit láthatod.

219

Az első kaszkád bemeneti áramát a 3. Táblázatban megadott szükséges kimeneti teljesítmény alapján számoljuk ki, ezért ha ott nem töltötted ki ezt a mezőt, akkor itt nem kapsz helyes eredményt. Az inverter hatásfokát 95 %-osnak vettem, az áramokat pedig a következő képlet alapján számoltam ki: Iki_n = Ibe1 / (( n + 1 ) - ( 0.1 * n ) ) ahol: Ibe1 = Pki/(Ube * hatásfok) = Pki/(48*0.95) = Pki/45,6 n = a kaszkád indexe (1, 2, 3, 4) Az egyik legjobb megoldás, ha olyan diódákat használunk, aminek nem túl nagy az árama, mivel azok nem igényelnek hűtőbordát és az áruk is nagyon alacsony. Egy ilyen dióda például az 1N5404, melynek a maximálisan megengedett árama 3A, a feszültsége pedig 300V. A következő táblázatban megadjuk az egyes kaszkádokhoz szükséges diódák számát is. Kaszkád

Ube

Uki

Ibe

Iki

Diódák száma

1

48 V

91,2 V

NaN A

NaN A

2 * NaN db

2

91,2 V

134,4 V

NaN A

NaN A

2 * NaN db

3

134,4 V

177,6 V

NaN A

NaN A

2 * NaN db

4

177,6 V

220,8 V

NaN A

NaN A

2 * NaN db

Diódák száma összesen:

NaN db

6.Táblázat. 48 V-os inverter kaszkádjainak feszültség- és áramadatai Amennyiben a kimeneti feszültség túl nagy vagy túl kicsi (pl. 240V vagy 210 V), akkor a frekvencia változtatásával azt kis mértékben korrigálhatod. A diódák kiválasztásánál az adott kaszkád bemeneti áramát, a kondenzátorok kiválasztásánál pedig az adott kaszkád kimeneti feszültségét kell figyelembe venni. A teljes inverter áramköre szinte teljesen megegyezik az itt bemutatott áramkörrel, azzal a kivétellel, hogy a transzformátor helyett kaszkádokat alkalmazunk. Ha olyan diódákat használsz, melyeket hűtőbordára kell szerelned, akkor azt a fentebb ismertetett módon méretezheted.

220

A transzformátor-nélküli inverter árkalkulációja Az egyes kaszkádok ára különböző lehet, ha különböző áramú diódákat használuk. Ha a bemeneti feszültséget 48 V-ra vesszük, akkor négy kaszkád szükséges. Mi ezzel fogunk számolni és úgy vesszük, hogy minden kaszkád diódája egyforma. Vegyük a 6 Táblázatban is felhasznált 1N5404et, melynek ára 11 Ft. A táblázat szerint NaN db diódára van szükségünk, melyek összesített ára NaN Ft. Ezt kerekítsük fel NaN Ft-ra. A kaszkádok kondenzátorainak a megengedett feszültsége meg kell haladja az egyes kaszkádok kimeneti feszültségét. A 100V-os 220 µF-os kondenzátorok ára 80 Ft, a 160V-os 130 Ft, a 200V-os 150 Ft, a 250V-os pedig 300 Ft. Ezek összege tehát 2*80 + 2*130 + 2*150 + 2*300 = 1320 Ft. Ezt kerekítsük fel 1400 Ft-ra. Mivel nem kell külön hűtőborda, ezért ez nem növeli a költségeket. A következő táblázatban összehasonlíthatod, hogy a készen vett inverterek árai és a saját készítésű transzformátoros és kaszkádos inverterek milyen arányban vannak egymáshoz. Teljesítmény

Ár (kész)

Ár (trafó)

Ár (kaszk.)

200 W

35.000 -

55.000 Ft

15.000 Ft

12.000 Ft

400 W

35.000 -

55.000 Ft

18.000 Ft

12.500 Ft

1000 W

80.000 - 200.000 Ft

30.000 Ft

13.000 Ft

2000 W

450.000 - 750.000 Ft

42.000 Ft

13.500 Ft

5500 W

2.500.000 - 2.900.000 Ft

120.000 Ft

27.500 Ft

7.Táblázat. A kereskedelemben kapható és a saját készítésű transzformátoros és kaszkádos inverterek árainak összehasonlítása Az ezen az oldalon megadott árakat a RET katalógusból, a nagyfeszültségű kondenzátorok árait pedig innét vettem. Mint látjuk, az 5500 W-os inverter esetében az ármegtakarítás már 100-szoros!! Érdemes tehát saját invertert építeni, akár transzformátorral, akár anélkül.

A következő oldalon a napelemekről olvashatsz és azok méretezéséről.

221

Kapcsolódó kísérletek: 

300 W-os inverter 1

Az akkumulátorok és vezetékek méretezése

A következő oldalakon bemutatásra kerülő áramforrások legtöbbje nem

üzemel

állandóan,

ezért

az

energiát

akkumulátorokban

kell

tárolnunk, így az a nap bármely szakaszában hozzáférhető. Ezen az oldalon azt számoljuk ki, hogy mennyi és milyen akkumulátorokra lesz szükséged a fogyasztóid táplálásához. Az akkumulátorok méretezésekor el kell döntenünk, hogy mennyi időn keresztül kell az akkumulátornak táplálnia a fogyasztókat feltöltés nélkül. Ezt az áthidalási időt napokban mérjük. Erre azért van szükség, mert ha borús, esős napok követik egymást, akkor a napi napfénymennyiség jelentősen lecsökken, így a napelemek nem tudják utántölteni az akkumulátorokat. Ha pedig mondjuk szélgenerátort használunk, akkor a szélcsendes napokra is fel kell készülnünk. A következő táblázatba írd be, hogy hány napig kell az akkumulátoroknak utántöltés nélkül folyamatosan üzemelniük. Áthidalási idő:

1

nap

1.táblázat. Az áthidalási idő megadása Az 1.táblázatban megadott érték alapján 1 nap az áthidalási idő, így a már kiszámolt 0 Ah értékkel számolunk a továbbiakban. Az akkumulátorok kisüthetőségét is figyelembe kell vennünk, mely 20-80% között változhat. Az ólomakkumulátoroknak nem tesz jót, ha azokat teljesen kisütjük. Az általánosan elfogadott kisüthetőség 50 %, ezzel számolunk mi is, így az akkumulátorok szükséges kapacitása 0 * 2 = 0 Ah-ra módosul.

222

A hőmérséklet függvényében az akkumulátor kisülési ideje is változik: minél hidegebb van, annál hamarabb sül ki. A következő táblázatban azokat a szokásos szorzószámokat láthatod, amiket a különböző hőmérsékleteken szoktak használni a szakemberek. Válaszd ki, hogy a Te esetedben milyen szorzószámot kell használnunk. V

Hőmérséklet

Szorzó

26,7 °C

1,00

21,2 °C

1,04

15,6 °C

1,11

10,0 °C

1,19

4,4 °C

1,30

-1,1 °C

1,40

-6,7 °C

1,59

2.táblázat. A hőmérséklettől függő kisülési tényező A 2.táblázatban megadott szorzó szám 1, ezért az akkumulátorok szükséges kapacitása marad 0 Ah. Kapható külön a napelemekhez kifejlesztett un. "Solar" akkumulátor is, mégis a legolcsóbb megoldás a hagyományos savas vagy lúgos ólomakkumulátorok használata. A következő táblázatban megadtam néhány ólomakkumulátor teljesítményét és árát. Amperóra

Max. Áram

Feszültség

Ár

45 Ah

440 A

12 V

8000 Ft

55 Ah

480 A

12 V

9500 Ft

62 Ah

580 A

12 V

10500 Ft

74 Ah

640 A

12 V

13000 Ft

88 Ah

800 A

12 V

15000 Ft

3.táblázat Néhány akkumulátor teljesítménye és ára

223

A 3.táblázatból láthatjuk, hogy az ár nagyjából arányosan változik az akkumulátor teljesítményével. A könnyebb kezelhetőség és a kisebb helyigény miatt inkább kevesebb számú de nagyobb teljesítményű akkumulátorok használata az ajánlott.

A vezetékek méretezése Az akkumulátorok és az inverter általában ugyanabban a helyiségben találhatók, így azok összekapcsolásához nem szükséges túl hosszú vezeték. Az akkumulátorok feltöltéséhez használt egyéb áramforrások, pl. a napelemek vagy a szélgenerátor azonban már jóval távolabb kerülnek elhelyezésre. Ezért nagyon fontos, hogy a vezetékekben a nagy áramok okozta feszültségesést a minimálisra csökkentsük. Ezt a vezetékek átmérőjének helyes megválasztásával tehetjük meg. A vezeték átmérőjének a kiválasztásánál a vezeték ellenállása a mérvadó, melyet a következő képlettel számolhatjuk ki: R = * ( l / A ) ahol: 

R - a vezeték ellenállása ()



 - az anyagi minőségre jellemző, un. fajlagos ellenállás. Ez rézvezetéknél 1,78E-8 m



l - a vezeték hossza (m)



A - a vezeték keresztmetszete (m2)

Fejezzük ki ebből a keresztmetszetet: A = * ( l / R )= * ( l / (U/I) ) ahol: 

U - a vezetéken megengedett maximális feszültségesés



I - a vezetékben folyó maximális áram

224

Ha a maximális áram mondjuk 10 A, a maximálisan megengedett feszültségesés 0,15 V, a vezeték hossza pedig 15 m, akkor a szükséges minimális keresztmetszet: A = 1,78E-8*15/(0,15/10) = 0,0000178 m2 = 0,178 cm2 A vezeték keresztmetszete kör alakú, ezért könnyen meghatározhatjuk a vezeték átmérőjét is: A = ( Pi / 4 ) * D^2 ebből az átmérőt kifejezhetjük: D =

( 4 * A / Pi )

A fenti példánál maradva a vezeték minimálisan szükséges átmérője: D =

( 4 * 0,178 / 3,14 ) = 0,47 cm = 4,7 mm

Az áramerősség meghatározásakor azt kell figyelembe venni, hogy milyen utántöltési módszert alkalmazol. Ez határozza meg, hogy a fogyasztóid napi 0 Ah szükségletét mennyivel kell elosztani. Az akkumulátor veszteségeket is figyelembe véve 0 * 1,2 = 0 Ah-val kell számolnunk. A napelemek használatánál folyik a legnagyobb áram a vezetékekben, mivel ott csak a napi 5,2 órás napsütéses órákkal számolhatunk. A Te esetedben tehát 0 / 5,2 = 0 A folyik a vezetékekben. A következő táblázatba írd be az akkumulátorok és az azokat töltő áramforrás közötti távolságot és azt, hogy hány volt feszültségesést engedsz meg. Eredményként a rézvezeték minimálisan szükséges átmérőjét kapod meg. Távolság m

Megengedett feszültségesés V

Átmérő 0 mm

4. táblázat. A vezeték keresztmetszetének meghatározása Amennyiben csökkenteni szeretnéd a vezetékek költségeit, növelned kell a megengedett feszültségesést vagy több vékonyabb vezetéket köthetsz párhuzamosan, mivel azok fajlagosan olcsóbbak, mint a nagy átmérőjű vezetékek.

225

A következő oldalon a napenergia hasznosításának lehetőségét tárgyaljuk meg.

226

A Nap energiájának hasznosítása

Ahhoz, hogy a Nap fényenergiáját elektromos árammá tudjuk alakítani, speciális átalakítókra napelemekre van szükségünk. Az utóbbi években több cég alakult Magyarországon is, akik a napenergia otthonunkban történő elektromos áramkénti hasznosításával foglalkoznak. Sajnos még egy "kicsit" drágák a szolgáltatásaik. Ezen az oldalon arról olvashatsz, hogyan tudod saját magad megtervezni és akár ki is vitelezni a háztartásod villamos gépeinek napelemekkel történő meghajtását.

A napelemek A napfényt elektromos energiává alakító napelemek első, és ma is nyolcvan-kilencven százalékban használt nemzedéke a csipek készítéséhez használt kristályos szilíciumból áll. Ennek hátránya, hogy más félvezetőknél rosszabbul abszorbeálja a fényt, és ezért a jó, 13-15 százalékos hatásfok eléréséhez néhány tizedmilliméter vastagságú lemezkét kell használni, tehát viszonylag sok kell belőle. Ez a kristályos szilícium ára miatt drágává teszi a napelemet, s ezen keresztül a vele előállított áramot. Húsz éve foglalkoznak már a vékonyréteges napelemek kifejlesztésével, amelyekben a félvezetőréteg csak néhány mikrométer vastagságú. A jelenleg gyártott vékonyréteg-napelemek amorf szilíciummal készülnek, de ezek hatásfoka 10 százalék alatti. Újabban más félvezetőkkel is próbálkoztak. Közülük különösen kedvezőnek látszik a réz-indium-gallium-diszelenid, amelyből egy mikrométeres réteg is elég a napfény energiája 12-14 százalékának elektromos energiává alakításához.

A következő táblázatban néhány napelem teljesítményét és az árát tekintheted meg. Az áramokat úgy kaphatjuk meg, hogy a teljesítményt elosztjuk a maximális kapocsfeszültséggel, ami általában 17-17,5 V a 12 V-os névleges feszültségnél és 33-33,5 V a 24 V-osnál. Típus

TE500P

ENER750

PW1000

TE1250Q6

TE1800

Feszültség

12 V

12 V

24 V

12 V

24 V

Teljesítmény

50 W

75 W

100 W

120 W

180 W

227

Áram

2,94 A

4,41 A

3,03 A

7,05 A

5,45 A

Tömeg

5,2 kg

7,8 kg

10,5 kg

11,4 kg

17 kg

Ár

67500 Ft

94500 Ft

129500 Ft

149500 Ft

224500 Ft

4.táblázat. Néhány napelem teljesítménye és ára Akkor tudjuk a leghatékonyabban hasznosítani a napelemeket, ha azokra merőleges szögben érkezik a napsugár. Az általánosan alkalmazott módszer viszont az, hogy a napelemeket a házak tetejére helyezik, arra az oldalra, ahol több ideig éri a napfény. Erről és a napsugárzásról itt olvashatsz bővebben. Próbálj meg játszani a különböző feszültségekkel. Azt fogod látni, hogy akár 12, 24, 36 vagy 48 voltot választasz (itt), a szükséges akkumulátorok és napelemek száma ugyan változni fog, de az áruk nagyjából megegyezik.

Hogyan lehetne ezt csökkenteni? A gyári akkumulátorok és napelemek árának csökkenését is kivárhatjuk, de ez talán túl sokáig tarthat, mivel az ezzel foglalkozó vállalkozások a lehető legtöbb hasznot akarják húzni a lehető legrövidebb idő alatt. Az egyik lehetséges árcsökkentés, ha magunk készítünk napelemeket.

Az itt következő leírásra az egyik Olvasó - SirLeslie - hívta fel a figyelmemet, majd le is fordította.

Készíts napelemet a konyhádban A napelem elkészítéséhez a következő anyagok kellenek: 

Egy fényes, körülbelül 75 mm oldalhosszúságú, négyzet alakú rézlemez.



Két krokodil csipesz.



Egy érzékeny mikroamper mérő, amivel 10-50 A közötti értéket lehet



mérni. 228



Egy elektromos tűzhely. A kis 700 wattos alighanem nem lesz jó, a kísérletben 1100 wattos szerepel.



Egy nagy, tiszta műanyag üveg, pl. 2 literes pet palack, levágott felső



résszel.



Egy nagy szájú üvegedény



Pár evőkanálnyi asztali só



Csapvíz



Dörzspapír vagy fúrógép drótkefével



Lemezolló a rézlap vágásához.

Hogyan építsük meg a napelemet A tűzhely így néz ki:

Az első lépés a tűzhely méretéhez leszabni a réz lapot. Mosd meg a kezeidet, hogy zsír és/vagy olaj ne kerüljön a lemezre. Ezután tisztítsd meg a réz lemezt is az olajtól, zsírtól és az egyéb szennyeződésektől. (Cif-et vagy hasonló szert javaslok erre (SL).) Használj dörzspapírt vagy a drótkefét a réz lemez alapos tisztításhoz, ha azon korróziós szennyeződés található. Következő: tedd a tiszta és megszárított lemezt a tűzhelyre és kapcsold

229

maximumra.

Ahogyan kezd a rézlemez melegedni, csodálatos oxidációs mintákat fogsz látni: narancsos, lilás és vöröses lesz a rézlemez felülete.

Ahogy melegszik a réz, a színek kicserélődnek szénfekete réz oxidra. Ez nem az az oxid réteg, amit mi szeretnénk, de kis idővel vékony réteg keletkezik, mutatva a vöröses, narancsos, rózsaszínes és lilás rézszerű oxid réteget.

230

Az utolsó színváltozás a tűzhely vörös izzásánál történik meg.

Amikor a tűzhely izzó piros, a réz lemez fekete rézszerű oxiddal lesz bevonva. Melegítsük tovább egy fél óráig, amíg a fekete réteg megvastagszik. Ez fontos, mivel a vastag réteg könnyen lejön, amíg a vékony bevonat "megtapad" a rézen.

231

Fél óra melegítés után kapcsold ki a tűzhelyet. Hagyd a forró lemezt lassan kihűlni a tűzhelyen. Ha gyorsan hűl ki, akkor a fekete oxid meg fog tapadni a rézlemezen.

Amint kihűl a lemez, az összehúzódik, ugyanúgy, mint a fekete oxidréteg is, de mivel ez különböző sebességgel történik, ezért a fekete réz-oxid réteg különválik, feljön.

232

A kis fekete pikkelyek megfelelő erő hatására lerepülnek a lemezről néhány cm-re. Ez egy kis takarítást is jelent a tűzhely körül, de ez is kellemes időtöltés.

Mire a rézlemez lehűl szobahőmérsékletre (ez kb. 20 percet vesz igénybe), a fekete oxidréteg nagyja már lepattogzik róla. A kezeddel csapvíz alatt egy kicsit megdörzsölve az összes kis pernyét letisztíthatod. Állj ellen a kísértésnek, hogy az összes fekete foltot a rézlemezről erős dörzsöléssel vagy hajlítgatással távolítsd el, mivel ez megsértheti a kényes vörös réz-oxid réteget, amiből a napelemet akarjuk készíteni. Az építés további része nagyon egyszerű és gyorsan elvégezhető. Vágjál ki egy másik rézlemezt, melynek mérete az elsővel megegyezik. Enyhén hajlítsd meg mind a két darabot úgy, hogy

233

beleilleszkedjenek egy műanyag üvegbe, de ne érjenek egymáshoz. A réz-oxid réteg, ami az első lemez felületén található, a Nap felé néz, mivel ennek van a legsimább, legtisztább felülete. Csatlakoztasd a két krokodil csipeszt, egyiket az első lemezre, a másikat pedig a másodikra. A tiszta rézlemez vezetékét a műszer pozitív kapcsára kössük, a réz-oxiddal bevont rézlemez csatlakozóját pedig a negatív kapocsra. Öntsél egy evőkanálnyi sót forró vízbe. Addig kevergesd, míg az összes só el nem olvad. Ezt követően óvatosan öntsed be a sós vizet az edénybe, ügyelve arra, hogy a csipeszek ne legyenek vizesek. A sós víz ne fedje be teljesen a lemezeket, kb. 2,5 cm-rel emelkedjenek ki a lemezek a vízből, így a "napelemet" anélkül forgathatod, hogy a csipeszek nedvesek lennének.

A fenti ábra árnyékban lett készítve. Figyeld meg, hogy a műszer 6 A-t mutat. A napelem olyan, mint egy elem, még a sötétben is mindig fog néhány A-es áramot mutatni.

A fenti ábra a napelemet mutatja napsütésnek kitéve. Figyeld meg, hogy a műszer mutatója kb. 33 A-re ugrott. Néha eléri az 50 A-t is, miközben a mutató állandóan rezeg. 234

Hogyan működik a napelem? A réz-oxid félvezető anyag. A félvezető anyag az elektromos áramot vezető- és szigetelő anyagok közötti átmenet, ahol az elektronok erősen kötődnek az atomjaikhoz és nem "repülnek el" olyan könnyen. A félvezetőben egy réteg van azon elektronok között, melyek erősen kötődnek az atomjaikhoz, és azon elektronok között, melyek messzebb vannak az atomjaiktól. Ez utóbbiak könnyen elszakadhatnak és így szabadon vezethetik az áramot. Az elektronok nem tudnak a rétegben maradni. Az elektron nem kaphat csak egy kis energiát, amitől kiszakadna az atommag vonzásából és a rétegbe jutna. Az elektronnal annyi energiát kell közölni, hogy az az atommagtól elég messze kerülhessen, a rétegen túlra. Ehhez hasonlóan, egy, a rétegen kívül eső elektron nem tud kis energiát veszítve egy atommag vonzásába kerülni. Annak sok energiát kell veszítenie, hogy a rétegen átjutva olyan helyre kerüljön, ahol az elektronok tartózkodhatnak. Amikor a napfény a réz-oxid elektronjaival elegendő energiát közöl, azok közül néhány át tud ugorni a rétegen és szabad elektronként vezetheti az áramot. A szabad elektronok a sós vízbe jutnak, onnét a tiszta rézlemezre, majd a vezetékeken és a műszeren keresztül visszatérnek a rézoxidos lemezre. Amint az elektronok a műszeren keresztül áramolnak, munkát végeznek, amit a mutató kilengése jelez. Mikor árnyék vetül a napelemre, kevesebb elektron tud átáramolni a műszeren, így a mutató visszamegy majdnem alapállásba.

Azok számára, akik a gyakorlatban is használható napelemet akarnak építeni, az itt következő információ hasznos lehet.

235

Otthon gyártott 100 W-os napelemek Ez egy nagy áttörés a napelemek gyártásában, mely jelentősen lecsökkenti a napenergia árát, kb. 90 dollárra (18000 Ft-ra) kilowattonként. Ez a technológia meglepően egyszerű. Ahelyett, hogy a szilíciumot finomítanánk majd a cellát építenénk meg, mi először a cellát építjük meg, s csak azután finomítjuk a szilíciumot. A folyamat egy cellát állít elő közönséges parti homokból (szilícium-dioxidból). A cella elkészítése után a homokot kémiai kezelésnek vetjük alá: a reakció elvonja az oxigént, s csak a majdnem teljesen tiszta félkristályos szilícium marad. A maradék nem teljesen tiszta anyag átrendeződik egységes sorba, melyek p-n kapcsolatot alkotnak. A cella vastagságának minden egyes centiméterében sok száz p-n átmenetet kapunk, mely körülbelül 120 V egyenfeszültséget ad normál napsütés mellett. A panel vastagsága határozza meg a feszültséget, a területe pedig az áramot. Az áramsűrűség tipikusan 4 A/m2. Könnyen építhetünk egy 100 W-os cellát. Ehhez egy közönséges fémlap szükséges, amit befedünk kb. 1 cm vastag parti homokkal, ezt befedjük egy lemezzel - ez lesz az elülső kollektor, ezt ismételten befedjük egy védő üvegréteggel és mindezt összeszorítjuk nagy gumiszalagokkal, kötöző zsinórral vagy valami ehhez hasonlóval. A végső kémiai finomítás érdekében óvatosan el kell távolítanunk az üvegtakarót majd permetezzük be a homokot 2 liter 3,7 Dimethylpentadecon-2-ol Propionate-tal. (lásd a 2. és 3. megjegyzést) Egy közönséges ablaktisztító palack megteszi spriccelőnek. A reakcióidő 4 óra. Mivel a reakció fényérzékeny, ezért a fényképek előhívásánál szokásos fény mellett végezzük a kémiai tisztítást. A paneleket természetesen sorba és párhuzamosan is köthetjük, ezáltal növelve a feszültséget és az áramot.

Az eredeti angol nyelvű szöveget itt találhatod meg.

Megjegyzések:

236

1. Ha a réz-oxidos kísérletnél a másik lemez nem rézből, hanem pl. cinkből lenne, akkor talán lehetne növelni a kimeneti feszültséget és talán az áramerősséget is. 2. Az a bizonyos "3,7 Dimethylpentadecon-2-ol Propionate" nevű szer valami kitaláció. Ilyen névvel nem rendelkeznek kémiai vegyületek, de azért szépen hangzik. Ha neked vannak kémiai ismereteid és tudsz olyan szerről, ami a szilícium-dioxidból eltávolítja az oxigént, azt mindenképpen írd meg nekünk. 3. Hogyan távolíthatjuk el az üvegtakarót, miután mindent összekötöztünk? Ez is valami vicc. De minden vicces ötlet elindíthat bennünk egy hasznos gondolatot. A cikket csak olyan céllal tettem be erre az oldalra, hogy valami kiindulási alapot adjak az esetleges kísérleteidhez.

A másik árcsökkentő lehetőség az, hogy nem napelemeket használunk, hanem valami más módon állítjuk elő a szükséges áramot, mondjuk a szélenergia hasznosításával. Erről olvashatsz a következő oldalon.

A szél energiájának hasznosítása

A szél mechanikai energiáját szélgenerátorok segítségével tudjuk elektromos energiává alakítani. Természetesen a szél energiáját mechanikus energiává is át lehet alakítani, de ezen az oldalon arról olvashatsz, hogyan tudod saját magad megtervezni és akár ki is vitelezni a háztartásod villamos gépeinek szélenergiával történő meghajtását. A szélgenerátor Ahhoz, hogy tudjad, mennyi energiát nyerhetsz ki a szélből a lakóhelyeden, három dolgot kell megvizsgálnod: a szélsebességet, a szélirányt és a napi hasznosítható szeles órák számát.

A szélsebesség Az Országos Meteorológiai Szolgálat szerint "az átlagos szélsebesség alapján hazánkat mérsékelten szeles területnek minősíthetjük. A szélsebesség évi átlagai 2-4 m/s között változnak. Jellegzetes a

237

szélsebesség évi járása, legszelesebb időszakunk a tavasz első fele (március, április hónapok), míg a legkisebb szélsebességek általában ősz elején tapasztalhatók." A következő térképen megnézheted, hogy Magyarország különböző területein mekkora a 70 m-es magasságban mért átlagos szélsebesség.

1.ábra. Magyarország különböző területein 70 m-es magasságban mért átlagos szélsebességek (m/s) A fenti térképet innét vettem. Minél magasabban vagyunk, annál nagyobb a szélsebesség. Ha ki akarjuk számolni, hogy más magasságokon mekkora a szélsebesség, akkor a következő képletet kell alkalmaznunk:

ahol: 

v1 - a talajközeli h1 magasságban mért szélsebesség



v2 - a h2 magasságban mért szélsebesség

Ebből a képletből ki tudjuk fejezni, hogy:

238

Ha például a lakóhelyeden 70 m-es magasságban az átlagos szélsebesség 4.2 m/s, akkor 10 m magasan ez csak 2,8 m/s. A következő táblázatba beírhatod a 70 m-es magasságban mért szélsebességet és azt, hogy milyen magasságban tervezed a szélgenerátorod elhelyezését, eredményül pedig megkapod az adott magasságban várható szélsebességet. Szélsebesség 70 m- Szélgenerátor

Szélsebesség

en

magasságban

magassága m/s

m

az

adott

0 m/s

1.táblázat. A 70 m magasságban mért szélsebesség átszámolása a szélgenerátor magasságában várható szélsebességre Amennyiben magad akarod kimérni az átlagos szélsebességet, úgy rendszeres méréseket kell végezned. A következő ábrához hasonló görbéket kell kapnod, melyek alapján meghatározható az átlagos szélsebesség.

239

2.ábra. Az átlagos szélsebesség meghatározása adott időközönként mintavételezett sebességek alapján. A 2.ábrából kitűnik, hogy "a szeles napokon az átlagos szélsebesség 8-14 m/s-ot is eléri, a maximális szelek 25 m/s közelében vannak. A két értékhatár közötti sávban lévő szélből nyerhető az energia jelentős része. A mintákból vett gyakorisági értékek alapján meghatározhatjuk, hogy a különféle sebességű szelek az év átlagnapján a 24 órából mekkora százalékkal részesednek. A 2.ábrából leolvasható, hogy energiatermelés szempontjából a szelek 56 %-a jó minősítésű."

3.ábra. Az év átlagnapján a 24 órából a különféle sebességű szelek részesedése. A 3.ábrán azt láthatjuk, hogy napközben erősebb szelek fújnak, mint éjszaka és hajnalban, de az átlagos szélsebesség valóban 5,54 m/s.

Az átlagos szélsebesség (vá) ismeretében jó közelítéssel megadható az adott helyre vonatkozó szélsebesség gyakoriság a Rayleigh-féle eloszlásfüggvény alkalmazásával.

ahol:

240



f(v) - a 'v' sebességű szél relatív gyakorisága

Ha az átlagos szélsebesség alapján grafikonon ábrázoljuk a szélsebesség gyakoriságot, akkor pl. a következő ábrán látható görbét kapjuk.

4.ábra. Szélsebesség gyakoriság 4,8 m/s átlagos szélsebesség esetén A 4.ábrából látszik, hogy a 6 m/s-os szélsebesség gyakorisága 12 %, az 1 m/s-os szélsebesség gyakorisága 4 %, a 8 m/s-os szélsebesség gyakorisága pedig 8 %. Más szavakkal megfogalmazva ez azt jelenti, hogy 8 m/s-os szélsebesség az adott területen a szelek 8 %-át teszi ki. Ezekre az adatokra nincs feltétlenül szükségünk a szélgenerátor teljesítmény-szükségletének kiszámításakor, de jó tudni, hogy milyen szelek fújnak felénk. A szélsebesség meghatározásával kapcsolatos információkat innét és innét vettem.

Szélirány A szélirány sok mindentől függ, például a földrajzi elhelyezkedéstől, a domborzattól stb. Vannak uralkodó szélirányok, melyek az adott területre jellemzőek, de természetesen a szélirány ettől sokszor el is térhet. A következő ábra a magyarországi jellemző szélirányokat mutatja be.

241

5.ábra. A magyarországi jellemző szélirányok Mivel a szélirány gyakran változik, ezért fontos az, hogy a szélgenerátor lapátkerekei ne legyenek fixen egy irányba rögzítve, hanem egy vízszintesen elhelyezett farklapáttal a széliránytól függően változtatható helyzetűek legyenek. Az általunk használt szélgenerátorok viszonylag kis teljesítményűek, ezért nem gond a szélirányba állítás. A szélirány mérési eredményeit poláris koordináta rendszerben szokás ábrázolni. Ezt mutatja be a következő ábra.

242

6.ábra. A szélirány mérésének alapelve A 6.ábrán lévő jelölések a következők: 

ui - a szél keleti irányú sebesség-összetevője



vi - a szél északi irányú sebesség-összetevője



vh - a szélsebesség



Vect - a szél vektoriális ázimutja, azaz a szél haladási iránya



Met - a szél meteorológiai ázimutja, vagyis az az irány, ahonnét a szél fúj



Polar - a szél vektor poláris szöge

A kapott eredményt a következőképpen jeleníthetjük meg.

7.ábra. A szélirány ábrázolása poláris koordináta-rendszerben A szélirány meghatározásával kapcsolatos információkat innét vettem.

Napi hasznosítható szeles órák száma Mint az 1.ábrán látható, Magyarországon az átlagos szélerősség 4,2 m/s 70 m-es magasságban, amit az 1.táblázatban átválthatunk 2,8 m/s-ra (10 m-es magasságban). Mivel ez átlagos érték, így ennél nagyobb és kisebb szélsebességeket is mérhetünk. Vannak azonban olyan kis szélsebességek,

243

melyeknél a szélgenerátor be se indul. Ezek a generátor szempontjából "szélcsendes" óráknak számítanak. A 2.ábrán az is látható, hogy a nap 24 órájából átlagosan 56 %-nyi időben, azaz 13,5 órát fúj jó minősítésű szél. Ezek szerint a szélgenerátornak 0 / 13.5 = 0 A-t kell leadnia. A következő táblázatban néhány szélgenerátor teljesítményét és az árát tekintheted meg. A maximális áramokat úgy kaphatjuk meg, hogy a maximális teljesítményt elosztjuk a kapocsfeszültséggel. Az adott szélgenerátornál mindig a maximális értéket adják meg, mely egy adott szélsebességre vonatkozik. Ez általában 12 m/s, a magyarországi átlagos szélerősség viszont (10 m-es magasságban) 2,8 m/s. Ezért a maximális áramokat még el kell osztanunk néggyel. AIR-X

AIR-X

Land

Land

Feszültség

12 V

24 V

24 V

48 V

Teljesítmény

400 W

400 W

1000 W

3200 W

Max. Áram

33,33 A

16,66 A

41,66 A

66,66 A

Átlag Áram

8,33 A

4,16 A

10,16 A

16,66 A

Ár

249500 Ft

249500 Ft

674250 Ft

1867500 Ft

Típus

H-80 Whisper

WHI-3000 Whisper-175

2.táblázat. Néhány szélgenerátor teljesítménye és ára Próbálj meg játszani a különböző feszültségekkel (itt). Azt fogod látni, hogy minél kisebb a feszültség, annál olcsóbban jön ki a szélgenerátor. Ennek oka az, hogy még egy kisteljesítményű szélgenerátor teljesítménye is jóval meghaladhatja a legnagyobb napelemek teljesítményét. Míg a napelemeknél sok kis elemet raktunk össze a kívánt áram elérésére, addig a szélgenerátoroknál csak 2-10 generátorra van szükségünk, tehát a teljesítmény-eloszlás már nem olyan homogén. Ha összehasonlítjuk a szélgenerátorok és a napelemek összesített árát, akkor azt tapasztaljuk, hogy a szélgenerátorok kb. fele annyiba kerülnek, mint a napelemek. Szélgenerátort viszont könnyebb házilag készítenünk, mint napelemeket, így az még sokkal olcsóbbá válik. Erről lesz szó a továbbiakban.

Saját szélgenerátor készítése

244

Vegyünk egy vagy több, az autókban használt generátort, lapátkereket és megfelelő nyomatékáttételt, azokat rakjuk össze és már használhatjuk is a szélgenerátorunkat. A valóságban ez természetesen kicsit összetettebb, de ettől függetlenül kivitelezhető. A nyomaték-áttételre azért van szükségünk,

hogy

a

lapátkerék

fordulatszámát

illeszteni

tudjuk

az

autógenerátorok

fordulatszámához. Először azonban meg kell határoznunk, hogy mennyi energiát tudunk a szélből kinyerni.

A szél teljesítménye A szél teljesítményét a következő képlettel határozhatjuk meg: P = 0,5 * LS * ( D2 * 0,7854 ) * v3 ahol: 

P - a szél teljesítménye (W)



LS - a levegő sűrűsége (általában 1,22-vel számolhatunk )



D - a lapátkerék átmérője (m)



v - a szél sebessége (m/s)

A konstansokat összeszorozva egy egyszerűbb képletet kapunk: P = 0,479 * D2 * v3 Tehát ha a lapátkerék átmérője mondjuk 1,5 m, a szél sebessége pedig 2,84 m/s, akkor a szél teljesítménye: P = 0,479 * 1,52 * 2,843 = 24,69 W Nem túl sok! Ráadásul itt a veszteségekkel még nem is számoltunk. Az első veszteség ott jelentkezik, hogy a lapátok nem tudják felfogni a szél teljes energiáját. A lapátkerekek hatásfoka 20 % és 40 % közötti lehet. Nagyobb szélsebességnél kevesebb lapát is elegendő - általában 3 db - , míg kisebb szélsebességnél több lapátot - általában 6-8 db-ot - kell használnunk a hatásfok növelésére. Tegyük fel, hogy sikerült megfelelő alakú, számú és méretű lapátkerekeket gyártanunk (erről majd lejjebb lesz szó), így a hatásfokot vehetjük 40 %-nak.

245

A következő jelentős veszteség magában a generátorban van, annak hatásfokát csak 60 %-ra vehetjük. További kisebb veszteségek is fellépnek, de azok elenyészők, ezért csak az imént említett két veszteséggel számolunk. A turbina eredő hatásfoka tehát: eredő = 0,4 * 0,6 = 0,24 Módosítsuk a képletet így: P = 0,479 * D2 * v3 * 0,24 P = 0,115 * D2 * v3 A fenti példánk szerinti 24,69 W szélenergiából tehát csak 24,69 * 0,24 = 5,93 W-ot tudunk kinyerni elektromos áram formájában. Vizsgáljuk meg, hogyan tudnánk ezt növelni. A szélből kinyert teljesítmény két tényezőtől függ: a lapátkerék átmérőjétől és a szélsebességtől. A következő táblázatban összehasonlíthatjuk, hogy ezek mennyire hatnak a rendszer teljesítményére.

Átmérő

Sebesség 2,8 m/s

5,4 m/s

10 m/s

14 m/s

1m

2,5 W

18,1 W

115,0 W

315,6 W

1,5 m

5,7 W

40,7 W

258,8 W

710,0 W

2m

10,1 W

72,4 W

460,0 W

1262,2 W

2,5 m

15,8 W

113,2 W

718,8 W

1972,3 W

3m

22,7 W

163,0 W

1035,0 W

2840,0 W

3,5 m

30,9 W

221,8 W

1408,8 W

3865,6 W

3.táblázat. A szélturbina kimeneti teljesítménye a lapátkerék átmérője és a szélsebesség függvényében Mint a 3.táblázatból kitűnik, a lapátkerék átmérőjének a növelésével csak kis mértékben tudjuk növelni a kimeneti teljesítményt. A szélsebesség növelésével viszont már jóval jelentékenyebb a teljesítménynövekedés. Elsősorban tehát a szél sebessége a meghatározó.

246

Egy településen az átlagos szélsebesség adott. Ha azt növelni akarjuk, akkor a szélgenerátort magasabbra kell telepíteni. A magasságot azonban szintén nem növelhetjük a végtelenségig. Az 1.ábrán látható szélsebesség térképen egyértelműen kitűnik, hogy a hegyvidékes részeken nagyobb a szélsebesség, tehát inkább ott érdemes szélgenerátorokat telepíteni.

Az áttétel kiszámítása Tegyük fel, hogy az adott magasságban az átlagos szélsebesség 5,4 m/s, a lapátkerék átmérője pedig 2,5 m. Ekkor az elektromos áram formájában levehető teljesítmény 113,2 W. Mivel autó-generátort használunk, tudjuk, hogy annak kimeneti feszültsége 12 V, így az áramerősség 113,2 / 12 = 9,43 A. Amennyiben ennél nagyobb áramokra van szükséged, több szélgenerátort kell párhuzamosan kötnöd. Arra is gondolhatnánk, hogy az áttétel megváltoztatásával növelhetjük a generátor fordulatszámát, így nagyobb áramokat érhetünk el. Ezzel csak az a gond, hogy a nagyobb áramok a generátor tekercsén keresztülfolyva nagyobb fékezőerővel hatnak a lapátkerékre és ha a szél energiája nem elegendő, akkor a rendszer leáll, illetve lelassul, ami szintén kisebb áramokat eredményez. Az áttétel növelése azért sem előnyös, mert akkor szeles, viharos időben, mikor a szél sebessége jóval meghaladja az átlagosat (pl. az 5 m/s-os átlagsebesség esetén akár 25 m/s-ot is elérheti). Ez a generátor tönkremeneteléhez vezethet. Egy átlagos autógenerátor 50-55 A-t tud leadni a maximális 5000 / perces fordulatszámon. Ha tehát a szélturbinád átlagosan lead 10 A-t, akkor a viharos időben elérheti az 50 A-t is. Mivel ez még benne van a tűréshatárban, így a generátor ezt károsodás nélkül elviseli. Ebben az esetben nem is kell gondoskodnunk a lapátkerék fékezéséről, bár az mindenképpen előnyös, hiszen ha több szélturbinát kapcsolunk párhuzamosan, azok vihar esetén túl sok áramot termelnének, ami az akkumulátor és esetleg az inverter tönkremeneteléhez vezethet. Ha tehát tudjuk, hogy a generátorunk 5000 / perces fordulatszámon 50 A áramot ad le, akkor már könnyen kiszámolhatjuk, hogy 9,43 A-t 943 / perces fordulatszámnál kapunk. A kérdés az, hogy mekkora a lapátkerék fordulatszáma. Mivel ez nagymértékben függ a lapátkerék alakjától, méretétől és a lapátok számától, így a szélsebesség egyedüli ismerete nem elegendő ahhoz, hogy a turbina fordulatszámát meghatározzuk. Ezt csak tapasztalati úton tudjuk pontosan meghatározni, de a következő képlet adhat bizonyos támpontot. n = 60 * v *  / (  * D ) 247

ahol: 

n - a lapátkerék fordulatszáma



v - a szél sebessége



 - a lapátkerék csúcsán mért kerületi sebesség és a szélsebesség aránya



D - a lapátkerék átmérője

A  meghatározásáról pár sorral lejjebb még szó lesz, most vegyük 5-nek. Ekkor a lapátkerék fordulatszáma a fenti példánál maradva: n = 60 * 5,4 * 5 / ( 3,14 * 2,5 ) = 2063 / perc Ha 1:1 arányban csatlakoztatnánk a lapátkerékhez a generátort, akkor elméletileg 20,63 A-t kaphatnánk. De mint azt már pár sorral feljebb olvashattad, a szélnek a teljesítménye nem éri el a 20,63 * 12 = 247,56 W-ot. ( Csak 113,2 W teljesítményt tudunk a szélből kinyerni a példának vett konstrukcióból. ) Ezért nyomaték-áttételt kell alkalmaznunk. A mi esetünkben a magasabb fordulatszámú lapátkerékhez képest le kell csökkentenünk a fordulatszámot. Az áttétel tehát 2063 : 943 = 2,18 : 1. Mivel az autógenerátorok már rendszerint el vannak látva szíjtárcsával, ezért annak az átmérőjét kell beszoroznunk 2,18-al. Az így kapott átmérő a lapátkerék tengelyére felszerelt szíjtárcsa átmérője. A következő ábrán egy kész szélkerék áttételét láthatod.

8.ábra. Egy kész szélkerék áttétele 248

A 8.ábrát innét, a számításokhoz az ötleteket pedig innét vettem.

A lapátok és a lapátkerék kialakítása Mint azt már korábban olvashattad, a lapátkerekek kialakítása nagymértékben befolyásolja a szélturbina hatásfokát. Ezért kell nagy gondot fordítani azok kialakítására. Kezdjük a lapátkerék formájával. Az elméleti számítások, számítógépes modellezések és a gyakorlati tapasztalatok egyöntetűen azt bizonyítják, hogy a legjobb hatásfokot olyan széllapátokkal érhetjük el, ahol a lapátkerék a tengelyhez kapcsolódó végétől kiindulva egyre jobban csavarodik kifelé. Ennél a kialakításnál tudjuk a levegőmolekulák mozgási energiáját a leghatékonyabban hasznosítani. A következő ábra egy lapát számítógépes modellezését mutatja be.

9.ábra. A széllapát alakjának számítógépes modellezése Sok bonyolult számítást lehet végezni a lapátkerék alakjának és szögének meghatározására, azonban ezek helyett most inkább gyakorlati ötleteket szeretnék adni. A lapátkereket legegyszerűbben fából lehet kialakítani. Erre láthatsz itt néhány tippet. 1.lépés. Oszd fel a deszkát (ebben az esetben) öt egyenlő részre (cellára)

249

2.lépés. Jelöld be azokat a részeket, amiket ki kell vágni, majd vágd is le azokat

3.lépés. Jelöld be minden egyes cellán a lejtést

4.lépés. Jelöld be a vastagságot minden egyes cellán, majd távolítsd el a felesleges részeket.

5.lépés. Jelöld be minden egyes cellán a cella szélességének 38 %-át, kösd össze ezeket a pontokat egy egyenes vonallal, majd faragd le a felesleges részeket. Figyelj arra, hogy ne vágj bele a lapát legvastagabb részébe.

250

Nagyon részletes leírást találhatsz itt arról, hogy hogyan kell a szárnyprofilt kialakítanod. Miután már tudjuk, hogyan kell a széllapátokat kialakítani, nézzük meg, hány darab lapátra lesz szükségünk. Már említettük korábban, hogy a kis szélsebességnél több lapát kell a megfelelő nyomaték eléréséhez. Arról viszont még nem volt szó, hogy ezek a szélkerekek nagyobb szélsebességnél veszítenek a nyomatékukból. A szélkerekeket a sebességük szerint lassújárású és gyorsjárású csoportba sorolhatjuk. Hogy egy adott szélkerék melyik csoportba tartozik, az a kerületi sebesség és a szélsebesség arányától függ, melyet a  tényezővel jelölünk.  = vk / vsz Ha  < 4 lassújárású, ha  > 4 gyorsjárású szélgenerátorokról beszélünk. A lassújárásúaknál kis szélsebességnél nagy nyomaték jelentkezik a tengelyen. Azonban a jelleggörbe meredeken csökken mivel a szélsebesség növekedésével a lapát a következő örvényébe kerül. A gyorsjárásúaknál széles szélsebesség tartományban alakul ki megközelítőleg állandó nyomaték. A következő ábrák a lassú és gyorsjárású szélmotorok nyomaték- és hatásfoktényezőit mutatják be.

251

11.ábra. A nyomatéktényező (Cm) a gyorsjárási tényező ) függvényében

12.ábra. A hatásfok(Cp) a gyorsjárási tényező ) függvényében

A torony elkészítése

252

Ahhoz, hogy megfelelő sebességű széllel rendelkezzünk, a szélturbinát magasabban kell elhelyeznünk: állványra, oszlopra, háztetőre vagy pl. egy magas fára. Ezekről itt láthatsz ötletadó képeket. A hozzá tartozó szöveget nem fordítottam le, mivel a képek magukért beszélnek.

A széllapátok tervezése Miután már tisztában vagyunk az elmélettel, itt az ideje, hogy magunk is tervezzünk egy szélturbinát. A következő 4.táblázat abban nyújt segítséget, hogy Te magad is meg tudd tervezni és építeni a legoptimálisabb formájú szárnylapátodat. Néhány tényezőt állandó értéknek vettem: ezek az emelkedési konstans (CI = 0,8), a lapátszög (AT = 4 °) és a generátor feszültsége (Vgen = 12 V). A táblázat első felébe írhatod be azokat a paramétereket, melyek változóak: 

P - A kívánt kimeneti teljesítmény értéke nem lehet túl magas, mint azt már a magyarországi szelek teljesítményének vizsgálatakor megállapítottuk. Legyen 60 és 110 W közötti érték.



Cp - A hatásfok gyorsjárású szélkeréknél viszonylag állandó, értéke legyen 0,32, ha  = 5. (Lásd a 11.ábrát.)



 - A sebességarány megválasztásánál gyorsjárású szélkereket javaslok, mivel akkor a teljesítmény- és nyomatéktényező a szélsebesség széles tartományban viszonylag állandó marad, mint ahogy azt a 11. és 12. ábrán láthatod is. Ezek szerint  értéke 4-nél nagyobb kell legyen. Javaslom, hogy legyen 5.



B - A lapátok száma gyorsjárású szélkeréknél 2 vagy 3. Javaslom a hármat.



n - A cellák száma. Minél nagyobb ez a szám, annál pontosabban tudod kialakítani a lapátot. Ennek értéke 1 és 20 között legyen. Javaslom a 10-et.



vá - Az átlagos szélsebességet az 1.táblázatban már meghatároztad a számodra ideális magasságban.

A táblázat második felében a szélkerék átmérőjét, a szélkerék adott szélsebességnél várható fordulatszámát, az áttételt, a generátor fordulatszámát és egy széllapát celláinak méreteit láthatod.

253

Kívánt

Teljesítmény

teljesítmény(P) tényező (Cp)

Sebesség arány ()

Lapátok száma (B)

W

Cellák száma (n)

db

db

Átmérő:

Szélkerék:

Áttétel:

Generátor:

Infinity m

0 / perc

1 : Infinity

833 / perc

Cella Sugár

Béta

Húrszélesség

Faszélesség

Lejtés

Vastagság

1

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

2

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

3

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

4

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

5

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

6

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

7

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

8

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

9

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

10

Infinity° NaN°

NaN cm

NaN cm

NaN cm

NaN cm

4.táblázat. A széllapát számolt paraméterei Ahhoz, hogy a 4.táblázat adatairól tudd, hogy mit jelölnek, nézd meg a következő ábrát.

254

10.ábra. A széllapát főbb paraméterei A fenti számításokat innét és innét vettem. Amennyiben jobban szereted nézni a kialakítás fázisait, akkor látogass el ide. A gyorsjárású lapátkerekek kialakítására itt láthatsz tippeket. Megjegyzés: A 4.táblázatban kiszámolt értékek csak közelítő adatok. Amennyiben több szélgenerátort szeretnél párhuzamosan kapcsolni, akkor először készíts egyet, azzal végezzél méréseket és csak ezután fogjál hozzá a többi megépítéséhez. Több helyen is láttam az Interneten, hogy a számolt teljesítménynek gyakran a kétszeresét, sőt, a két és félszeresét is elérte a szélkerék. Ez annak köszönhető, hogy a helyes kialakítás következtében a hatásfok (Cp) jobb lett, mint azt gondolták a tervezés során.

A szél sebességének és irányának mérése Az eddigi számításainkat a magyarországi átlagos értékek alapján végeztük el. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a lakóhelyeden pontosan ilyen értékeket kapsz. Ezért azt javaslom, hogy mielőtt a szélgenerátor építésébe kezdenél, végezz pár hónapig méréseket. Ez a szélsebesség és szélirány meghatározását jelenti. Két lehetőséged van: vagy veszel egy készen kapható műszert (lásd itt), vagy magad készítesz egyet. Ha az utóbbi lehetőség mellett döntesz, akkor ehhez itt kaphatsz ötleteket.

A generátor elkészítése saját kezűleg Eddig azt tételeztük fel, hogy a szélkerék egy autóba való generátort hajt meg. Azonban arra is lehetőség van, hogy magát a generátort is megépítsd saját kezűleg. Ehhez sok részletes leírás található az Interneten, például itt, de mivel jóval egyszerűbb és nem is drágább a kész generátor használata, ezért inkább annak a használatát javaslom.

Árkalkuláció

255

Végezetül következzék egy gyors árkalkuláció. A generátor ára, ha bontóban vesszük, 5-6 ezer Ft, a szíjtárcsa és a szíj 2000 Ft, a lapátkerekek faanyaga 6-7 ezer Ft, az állványra pedig számoljunk mondjuk 7000 Ft-ot, így összesen olyan 20-25 ezer Ft-ból meg lehet építeni egy szélgenerátort. Ha ezt összehasonlítjuk a 2.táblázatban látható legolcsóbb generátorral, akkor azt tapasztaljuk, hogy a saját szélgenerátor belekerülési költsége a tizede a készen kapható szélgenerátorokénak. Megéri tehát, ha saját szélgenerátort építünk.

Ha szélgenerátor építésébe kezdesz, arra kérlek, hogy az eredményeidet mond el nekünk is.

A következő oldalon azt tudhatod meg, hogyan tudjuk hasznosítani a Föld elektromos energiáit.

Kapcsolódó kísérletek: 

Szélgenerátor és napelemes akkutöltő

Bálint szél- és napenergiás kísérletei

Bálint, aki 15 éves, megépített egy kis szélgenerátort és egy napelemes akkutöltőt. Az itt bemutatott kísérleteket azért tettem fel a Fénykapura, hogy ötletet adhasson a hasonló korú Olvasóknak is. A felnövekvő nemzedék számára ezek az ingyenenergiát előállító készülékek remélhetőleg már olyan természetesek lesznek, mint ma nekünk az atomerőművek.

"Katona Bálint vagyok. Fél éve kísérletezek, s már létrehoztam két tiszta áramforrást: egy szélgenerátort és egy napelemes áramforrást.

256

Egy olyan szélgenerátort építettem, ami PVC + dinamó + fa + hosszú réz vezetékből áll, melynek ellenállása 12,6 ."

1. ábra. A szélgenerátor

A három vékony, müanyag lap össze van fogatva, középen egy kerékpár dinamó található. A képen látható három keskeny hosszúkás műanyag lap kissé el van fordítva, hogy a levegő részecskéi "elcsússzanak" rajta és így mozgásba hozzák a lapátokat.

Bálint a napelemes akkutöltőhöz a napelemeket számológépekből vette.

257

2. ábra. A 10 db sorba kötött számológépes napelem és a zselés akkumulátor

A napelemek eredő feszültsége 20 V, az áramerőssége pedig 10 mA.



Egy régi szélgenerátor

Egy régi szélgenerátor

Tamás küldte be a következő pár képet és a leírást egy olyan szélgenerátorról, amit az egyik ismerőse készített még sok évvel ezelőtt.

"Ez a szélgenerátor egy gabona siló tetején van, 10 éven keresztül működött, ma már nem működik. Egy traktor generátort hajtott úgy, hogy a 2 méteres széllapátokkal ellátott tengely alján volt egy vagy 50 cm átmérőjű szíjas kerék és egy szíjon

258

keresztül hajtotta a generátor 10 cm átmérőjű kerekét. Ez ugye egy sima redukció, 12 V-ot termelt. A széllapátok elhelyezkedése egyedi megoldású, mint ahogy a képen is látszik, de nagyon jól működött, úgyhogy jónak bizonyult a megoldás.

1. ábra. A széllapátok

Négy lapátja volt, a lapátok nem fékezték olyan mértékben egymást, hogy működésképtelenné tették volna a forgást a generátorral összekötve. Tehát a megoldás jó volt. Ezt meg lehet építeni nagyban is, tovább is fejlesztettük már nagyobb hatásfokúra a gépet, a tervek megvannak. A cél az, hogy 220 V-ot termeljünk. Mivel hogy a siló igen rossz állapotban van már, főleg a létra rajta, nem másztam fel. A képek lentről készültek, ezért nem látszik a nagy kerék a fotón.

259

2. ábra. A siló, rajta a széllapátokkal

260

A Föld elektromos energiájának hasznosítása

Ez egy érdekes megoldás arra, hogyan hasznosíthatjuk a Föld elektromos energiáit. Megjegyzés: Már elöljáróban szeretném elmondani, hogy az itt leírt módszert kipróbálva sajnos sokkal kevesebb áramot kaptunk, mint azt a cikk szerint kapni kellett volna!

Két módszerről lesz szó, bár alapjában mind a kettő ugyanazt az elvet használja.

1. Rézcső és cinkrúd használata 1. Szükséged lesz 12 db 10 cm magas és 2 cm átmérőjű rézcsőre. Ragaszd le mindegyik felső felét 2,5 cm hosszan, körbe. 2. Vörös sprével fújd le körben a külsejét, a belsejét viszont nem kell! Hagyd száradni 24 óráig, majd vedd le a 2,5 cm-es részt védő ragasztó csíkokat. 3. Vidd ki a csöveket oda, ahol használni akarod őket. Verd le őket kalapáccsal úgy, hogy a felső 2,5 cm-es rész álljon csak ki a földből, viszont ez a 2,5 cm-es rész nem érintkezhet a földdel! A föld legyen nedves, de ne vizes! 4. Most húzd ki őket, majd mindegyik gödör aljába tegyél egy vastag nejlont. Ne rögzítsd őket a cső aljához, hagyd lazán, hogy az esővíz ki tudjon folyni a csövekből. 5. Tedd vissza a csöveket a helyükre, majd mindegyik közepébe tegyél egy 5 cm hosszú cinkrudat.

261

1. ábra. Egy darab réz-cink földelem kialakítása

6. Sorosan kösd őket össze. Használj csipeszes vezetékeket vagy forraszd össze őket a csövekkel. Ha a csöveket hosszabb ideig tervezed a szabadban hagyni, akkor mindenképpen a forrasztást válaszd és fesd be a forrasztásokat, így védve azokat a környezet viszontagságaitól. Az eső fogja újratölteni az "elemedet". Amennyiben több áramra van szükséged, úgy vegyél több rézcsövet és cink rudat, azokat szintén kösd sorba, majd az így kapott újabb 12 db-ból álló sort kösd össze párhuzamosan az előző sorral. Annyi sort köthetsz párhuzamosan, amennyit csak akarsz. Ez egy nagyon erőteljes rendszer, mivel a föld felszínének áramait és a föld alatti rádióhullámok energiáit gyűjtöd vele össze.

262

2. ábra. Az áramok és a feszültség növelésére az egyes elemeket sorosan és párhuzamosan is összeköthetjük

7. Ha mélyebbre teszed a rézcsöveket, akkor nagyobb feszültséget és áramot kaphatsz. Ennyi. Igen, ez nagyon egyszerű. De ez több, mint amit látsz. Ki lehet nyerni akár 220 V egyenfeszültséget is egy nagyon kicsi helyről, csak több csövet kell alkalmaznod, ha nagyobb áramerősséget akarsz. Ha kis helyen akarsz több áramot, akkor mélyebbre kell ásnod a földben. Ha mélyebbre mész, nagyobb feszültséget és több áramot kapsz. Hallottam egy fejlesztőről, aki 24 V feszültséget és 1-2 Amper közötti áramot állított elő egyetlen rézcsővel és cinkrúddal. Milyen mélyre mehetett? Nem tudom biztosan, de miközben ezeket a sorokat írom, azt tervezem, hogy mindenképpen ki fogom próbálni. Úgy képzelem, hogy a rézcső 730 cm hosszú lehetett, a cinkrúd pedig 90 cm. Ha a városon kívül élsz és sok helyed van, akkor mélyebbre mehetsz és egyúttal több földet is használsz. Ha viszont a városban laksz és a feleséged nem akarja, hogy még azt a kis földterületet is, amitek van, Te más célra használd, akkor neked olyan mélyre kell menned, amilyen mélyre csak tudsz. A csövek tetejét földdel be is fedheted. Egy példa: ássál ki egy 10 cm * 10 cm * 10 cm-es területet és helyezd oda a földelemedet. Forraszd össze a csöveket a megfelelő módon, majd fesd be

263

az összes vezetéket, rézcsövet és cink rudat. Ezt követően takard be az egész rendszert földdel és ültessél a tetejére füvet. Senki sem fogja tudni, mi is van ott a fű alatt. Minden egyes csövet töltsél meg földdel és azt jól döngöld bele. A csövek belsejében a föld a cső felső végétől 0,6 cm magasságig legyen. Ez a feltétel automatikusan teljesül, mikor a csöveket első alkalommal vered bele a földbe. A csövek optimális távolsága 1,25 - 2,5 cm. Ezt a távolságot alkalmazva több áramot és feszültséget nyerhetsz.

Hogyan ássunk mélyre? Erre több módszer is van. 1. Kölcsönkérhetsz egy földfúrót, amit egy 2 LE-s motorral hajthatsz meg, vagy: 2. Használhatsz egy 2,5 cm átmérőjű és 12,5 cm hosszú rézcsövet. Ekkor először elő kell készíteni a talajt. Legyen a föld nedves, de ne tocsogjon. Verd bele a földbe a rézcsövet, majd húzd ki. Ezt követően a rézcső belsejét valamilyen pálcával vagy slaggal tisztítsd ki. A tiszta csövet ismételten verd bele a földbe. Ez a folyamat párszor megismételhető. A maximálisan elérhető mélység ezzel a módszerrel kb. 3 méter.

2. Réz- és cinklemezek használata Ez a módszer nagyon hasonlít az előzőre, a különbség csak annyi, hogy nem csöveket és rudakat, hanem lemezeket használunk. Ez még több energia kinyerését teszi lehetővé. Réz és cinklemezek (vagy alufólia) használatával még nagyobb áramerősséget érhetünk el. Ez az áram három forrásból származik: 1. A föld víz és savtartalmából 2. A Föld által átalakított energiákból, és 3. Az égből és a külső térből átalakított energiákból

Megjegyzés:

A

3.

pontban

megadott

információ

nem

tűnik

túl

valószínűnek, mivel itt egy "közönséges" galvánelemről van szó. 264

Minél több lemezt használsz, annál nagyobb lesz az elem teljesítménye. A rézlemez alkotja a pozitív pólust, ennek a föld felé kell néznie, az alumínium vagy cinklemez pedig a negatív pólust alkotja, ennek az ég felé kell néznie. Minden egyes lemez közé helyezz egy pamutszövetet, majd ennek a tetejére szórjál 0,6 cm-es magasságban nagyon tiszta (tehát nagy kövek, kavicsok és mindenféle gaz nélküli) földet.

3. ábra. A lemezek és a pamut méretei

Ezt minden egyes lemez közé el kell helyezni. Először kisebb darab lemezeket használj, hogy magadnak bebizonyítsad az elv működőképességét, ezt követően növelheted a lemezek méretét és azok számát.

4. ábra. A földelem oldalnézetben

265

Ássál egy gödröt a földbe, majd készítsd elő a rétegeket a gödrön kívül vagy abban. Amennyiben megtanulod, hogyan lehet a rétegeket a gödrön kívül előkészíteni, úgy egy nagyon mély gödröt áshatsz, amibe több száz réteget is elhelyezhetsz. Ez 1 V-ot és kb 30 A-t eredményez. Amennyiben sokáig nem esik az eső, úgy 2-3 naponta locsold meg a földelemeket, de csak annyira, hogy a föld nedves legyen. Az angol nyelvű eredeti szöveget itt találhatod. Eddig tartott a cikk, egy fontos dologról azonban még említést kell tennünk. Az elektromos áram a lemezek oxidációját okozza, ezért azokat időközönkét, mondjuk úgy fél évente ki kell venni a földből és meg kell tisztítani.

266

A házunk fűtése

Bevezető

Az előző oldalakon megismerkedtünk pár olyan módszerrel, melyek kiválthatják a házunk hagyományos hálózati áramellátását, a most következő fejezetben pedig a házunk fűtésének és a víz melegítésének sokkal olcsóbb és gazdaságosabb módszereiről olvashatsz. Először két alternatív fűtési megoldással ismerkedhetsz meg: az üzemanyag nélküli fűtővel és a víz lebontásával keletkezett hidrogén elégetésével. Ezek csak inkább érdekességként szolgálnak. Ezt követően a hőszivattyúkról olvashatsz. Jelenleg hazánkban is kezd terjedni, bár még csak nagyon lassú ütemben a hőszivattyúk használata. Ez olyan készülék, amely a környezet alacsony hőmérsékletű hőforrásait magasabb hőmérsékletre emeli. Megismerkedhetsz a hőszivattyú működési elvével, végül pedig a hőt árammá alakító hőturbinák működését ismertetjük.

Üzemanyag nélküli fűtő

Az itt következő leírást egy ismeretlen szerző munkája alapján fordítottam.

Az üzemanyag nélküli fűtő egy egyszerű és viszonylag könnyen megépíthető eszköz, mely bizonyítottan működik! Néhány kritizáló azt kifogásolja, hogy ezen fűtő működési elve a fizika alapvető törvényeivel ellenkezik, hiszen a hatásfoka eléri, sőt meg is haladja a 100 %-ot. Egyértelmű, hogy az atomok belső energiáját csapoljuk meg. Mikor csapdába ejtünk egy atomot és súrlódás vagy hőmérséklet formájában nyomást gyakorlunk rá, akkor érdekes dolgok kezdenek történni. Pauli kizáró elve kimondja, hogy két elektron nem teheti egyszerre ugyanazt, nem keringhet ugyanazon a pályán és legfőképpen nem kerülhetnek túl közel egymáshoz. Minden alkalommal, mikor egy elektront egy másik elektron közelébe erőltetünk, a másik eltávolodik, azaz nem kering ugyanazon a pályán tovább. Tehát minden alkalommal, mikor egy elektron arra kényszerül, hogy megváltoztassa a pályáját vagy az energiaszintjét, egy fotonnyi fényt, azaz hőenergiát bocsát ki! Minden elektron, mely megváltoztatja az energiaszintjét, elektronok egész

267

sorát kényszeríti arra, hogy azok is ugyan azt tegyék. Az egész olyan, mint egy kisebbfajta láncreakció. Minden otthoni kazán vagy távfűtés elektromos ventillátorral fuvatja a felforrósított levegőt a fűtendő helyiségbe (vagy elektromos pumpával hajtja a felforrósított vizet a radiátorokba). Mi ezt a motort egyszerűen más célra használjuk. A belső rotor dobja idézi elő a feljebb említett atomi szintű láncreakciót a rotor dobjának külső felén lévő folyadékban. Egy 5 A-es napelemet használhatunk arra, hogy meghajtsuk a ventillátor motorját, ez elegendő ahhoz, hogy az atomi szintű reakció beinduljon. Lehetséges az is, hogy egy kis elektromos ventillátor motorját használjuk, mely 12 V-on 3-5 A egyenárammal működik. Ezt egy napelemmel meg lehet hajtani, mely még az akkumulátorok utántöltését is biztosíthatná. Már sok éve igyekeznek a tudósok megoldást találni arra, hogy a házak fűtését napelemekkel oldják meg, de eddig még nem jártak sikerrel, mert a fűtéshez túl sok elektromos energia szükséges. A napelemek költsége eléri a 3 millió Ft-ot, s még így sem biztosít elegendő hőt. A problémára a megoldást az üzemanyag nélküli fűtő jelentheti. Az üzemanyag nélküli fűtő az atomok súrlódását használja fűtésre, nem pedig az üzemanyag elégetésekor keletkező hőt. Ezzel a megoldással egy átlagos ház fűtését havi 2-3 ezer Ft-ból megoldhatjuk, vagy akár ingyenesen is, ha napelemet vagy Ingyenenergiás motort használunk a ventillátor motorjának a meghajtásához!

Működési elv Több módja is van annak, hogyan lehet megépíteni egy egyszerű, működő modellt. A rotor és az álló rész ugyanazzal a geometriai alakzattal rendelkezik: lehet kúpos vagy henger alakú. Ha úgy gondolod, kezdd egy kis méretű modellel két konzerves dobozt alkalmazva. A külső doboz belső fele és a belső doboz külső fele között legyen kb. 3 mm-es hézag, míg a belső és külső doboz alja között kb. 1,5 mm-es távolság. Használhatsz kézi fúrógépet, de jobb, ha állványra szerelt fúróval dolgozol. A fúróval megforgathatjuk a belső dobozt, mely beindítja az atomi reakciót a külső doboz alján lévő olajban. Én is építettem konzervdobozokból fűtőt, mely 12 perc múlva már 33 °C-ot produkált. Ez nagyon jó, ha figyelembe vesszük a konzerves dobozok kis méretét. Minél simább a felület, annál jobb eredményeket érhetünk el. A legtöbb konzerves doboznak a szélein kiugró karima van. Én is ezt használtam először, ennek ellenére ezt nem javaslom. A belső dobozt 1700 / perces fordulatszámon pörgettem. Ez a kis bemutató arra jó, hogy bebizonyítsa, az olajban vagy vízben 268

valóban ingyenenergiás reakciók lépnek fel. Gondosan készítsd el a konzervdobozos fűtődet, használj magas hőmérsékletű automata szilikont az alkatrészek összefogásához. A külső dobozhoz használj valamilyen régi fedőt, amit szilikonnal ragasszál hozzá. Egy lyukat kell fúrnod a fedő közepébe a tengelynek.

1. ábra. A konzerves dobozokból készült fűtő felépítése

A súrlódás okozza ezt a hatást, de nem az a fajta súrlódás, amire gondolsz. Ez atomi szintű súrlódás. Talán úgy gondolod, hogy a rotor tengelye és a tengelytartó közötti súrlódás okozza ezt a rengeteg hőt. Tévedés! Miután elkészült az első prototípusod, először próbáld ki olaj vagy víz nélkül, az eredmény nulla lesz. Nem fogsz kapni semmit! Ezután öntsél egy kis olajat az edény aljára és pörgesd meg ismét. Hoppá! Érted már, hogy mire gondolok? Ekkor atomi szintű reakció játszódik le, amiről én azt gondolom, hogy ez hideg fúzió és a kísérleteim alapján ez egy biztonságos reakció. Sok száz ember használja már ezt a fajta fűtőt és még semmilyen problémáról sem hallottam. Vannak olyan lehetőségek is, melyekkel ezt a készüléket még jobbá tehetjük. Úgy hiszem, hogy a folyadék molekulái jönnek mozgásba az álló és forgó hordók közötti súrlódó görgetés miatt. A legkülső átmérőnél a legnagyobb a molekulák sebessége, ami fokozatosan csökken az aljához közeledve. Az alumínium a legjobb anyag a külső, álló hordónak. Egyfajta mechanikai rezonancia is létrejöhet a folyadékban adott hőrezgésen, ami növelni fogja a hőtermelést. Másfajta konstrukciók, méretek és formák üregességet (kavitációt) okozhatnak. A tervezés és a forma nagy jelentőségű a hatásfok szempontjából.

269

A gyakorlatban is használható készülék A belső hordó tengelye nem megy keresztül teljesen a dobon, mivel ez elektromágneses rövidzárat okozna. Az atomok úgy mozognak, ahogy már korábban leírtuk. Úgy hiszem, hogy az atomok elektromos és mágneses fluxusa okozza, hogy a belső hordó úgy működik, mint egy rövidre zárt nagy áramú generátor, ez hozza létre a hőt. Ezért jelentkezik ilyen nagy mennyiségű ingyenenergia hő formájában. A folyadék lehet Cola (azaz valamilyen üdítő), kávé, olaj, víz stb. Úgy találtam, hogy a kenőolaj adta a legtöbb hőt, de ezzel még tovább fogok kísérletezni. Ha olajat használsz, akkor azt a fűtő 5-10 év alatt fogyasztja el. Ezt a készüléket arra is használhatod, hogy a vizet melegíted vele vagy elektromos áramot generálhatsz gőzturbinával.

2. ábra. A tényleges üzemanyag nélküli fűtő Megjegyzések a 2. ábrával kapcsolatban: 

A tengely mérete a rajzon 13 mm, de ez lehet bármilyen más méretű is



A belső hordó lehet acélból, saválló lemezből vagy más fémből. Készülhet akár egy festékes dobozból is

270



Az alsó lemezt mi lézervágóval vágtuk egy 6 mm-es acéllemezből. Az alsó és felső lemez átmérője meg kell egyezzen. Mindegyik lemezen vannak fúrva lyukak, melyeket aztán kisorjáztunk



A külső hordó tetőfedésre alkalmas alumíniumból van, melyet a színesfém boltokban lehet kapni



A belső henger tengelytartóját két anya és két alátét alkotja

3. ábra. A fűtő felülnézetben

A teljes rendszert a következő, 4. ábra mutatja.

271

4. ábra. Az üzemanyag nélküli fűtő és a vezérlő/energiaellátó rendszer

A következő ábra a fűtő összeszerelését és méreteit ismerteti.

272

5. ábra. A fűtő méretei és összeszerelése

A motor hűtése Többféle módszer van, hogyan lehet megtervezni a fűtőt. Itt következik egy másik lehetőség, mely csökkenti a motor terhelését azáltal, hogy a motort a ventillátorral hűtjük. Minél melegebb a motor, annál több áramot vesz fel. Ezzel a hűtéssel tehát csökkentjük a fogyasztást és egyúttal növeljük a motor hatásfokát is. Úgy kell elhelyezni a hűtőventillátor lapátjait, hogy azok lefelé fújják a levegőt, a motor felé.

273

6. ábra. A motor hűtése

Az üzemanyag nélküli fűtő elkészítése Elsőként készítsük el a külső hordó felső zárólapját...

274

7. ábra. A külső hordó felső zárólapja

...Ezt követően a külső hordó alsó zárólapját...

8. ábra. A külső hordó alsó zárólapja

...Majd a külső hordó oldallapját.

275

9. ábra. A külső hordó oldallapja

Az alumínium lemez megmunkálása Jelöld meg az alulemez egyik végét filctollal és írd oda, hogy "Indulási oldal", majd a felső zárólapon is jelöld meg a három csap egyikét "A" betűvel. Ezt követően az alumínium lemez egyik hosszabb oldalán a széltől 6 mm-re húzzál egy egyenes vonalat. Ezen vonal mentén fogod görgetni a felső zárólapot, mikor bejelölöd a csapok helyét. Mindegyik lyukat a lemez felső felén kell megjelölnöd. Kezdd el NAGYON lassan görgetni a felső zárólemezt jobbról balra, s mikor a csapokat pontosan takarja a lemez, akkor a lemezen jelöld meg a helyét. Folytasd a görgetést és jelöld meg a többi csap helyét is. A megjelölt részeken kell kifúrnod a 3 mm átmérőjű lyukakat, összesen 4 db-ot. Igen, a felső zárólap valóban csak 3 db csapot tartalmaz, de a 4. lyuk az már az első lyuk felett lesz, mikor a lemez záró vége takarni fogja a lemez induló végét. Óvatosan görgesd a fedőlapot, nehogy elcsússzon! Hagyd, hogy a fedőlap súlya végezze a munkát.

276

10. ábra. A furatok helyének megjelölése az alumínium lemezen

Végezd el ugyanezeket a műveleteket az alsó zárólappal is. Figyelj arra, hogy az alsó zárólapot a lemez alsó széléhez helyezd! Miután minden lyukat megjelöltél, fúrd ki a 3 mm-es lyukakat. Legyél nagyon pontos, ellenkező esetben a lemezen lévő lyuka nem fognak a zárólap csapjai felett lenni. A lyukak kifúrása után ragaszd ideiglenesen az alulemez egyik végét egy 40 mm X 300 mm-es fémcsőhöz és hajlítsad meg a lemezt a szükséges formába. Ezt mutatja be a 11. ábra.

11. ábra. Az alumínium lemez hajtogatása

Tekerd az alulemezt a cső köré néhányszor addig, míg az nem fog íves formával rendelkezni. Amint ez meg van, ellenőrizd le, hogy a furatok a csapok felett vannak-e? Használj kis méretű csavarokat, először az alsó zárólapot, majd pedig a felsőt erősítsd ideiglenesen a lemezhez. Ha minden furat a csapok felett van, akkor vedd ki a csavarokat, és kezdd az alsó lappal, használj 700 °C-os rezet és epoxit. Kezdd el visszacsavarni a csavarokat az alsó zárólapba. Mikor az utolsó furathoz érsz, ott két rétegű lesz a lemez. Az alulemez takaró részénél kívülről használj PC-7 epoxit, belülről pedig rézzel fedd be a teljes csatlakozó élt. Végül csavard be az utolsó csavart is. Ezt követően csavarozd a lemezhez a felső zárólapot. Ne használj egyenlőre epoxit, legalább is addig ne, amíg nem próbálod ki a fűtőt. Ragasztószalaggal fedd be a lemez takaró részét és hagyd így az egész hordót 24-36 óráig.

277

Már rendelkezel a nagyon jól záródó külső hordóval. Vedd le a ragasztó szalagot és a rézzel és epoxival erősítsd a takarólemezt a hordóhoz. Ez erősebbé teszi a külső hordót és a szigetelése is jobb lesz. Ezt követően a hordó alsó zárólapja és az oldallemez közötti részt belülről rézzel majd pedig epoxival vékonyan vonjuk be s hagyjuk száradni 3 napig. (Tudom, hogy már égsz a vágytól, hogy beüzemelhesd a fűtőt, de ha türelmesen vársz három napot a száradással, akkor később még hálás leszel nekem.)

Most pedig jöjjön a festékes doboz. Jelöld meg a doboz tetejének, majd pedig az aljának a közepét. Ha úgy gondolod, hogy nem tudod pontosan a közepén megjelölni, akkor keress egy kisebb műhelyt, ahol kifúrják neked a lyukakat középen. Ha nem a közepén lesz a furat, akkor a forgórész excentrikus lesz, ami egy idő után a motort károsíthatja. Miután kifúrtad a lyukakat, a doboz tetejébe helyezd el a 6 mm X 10 mm-es tengelyt. Végül is a tengely lehet hosszabb is, ha akarod. Két alátéttel és két anyával erősítsd a tengelyt a doboz tetejéhez. Ezt követően a doboz aljához erősítsél egy gépcsavart, szintén két alátéttel és két anyával. A csavar menetéből kb. 9 mm nyúlik ki a doboz aljából. Emlékezz, hogy kb. 6 mm-es résnek kell lennie a festékes doboz alja és a külső hordó alja között. Én kb. 3 mm-es mélyedést számolok a külső doboz alján lévő központi furatnak. A festékes doboz alján és tetején levő anyákkal állítsd be a hordót úgy, hogy az ne mozogjon se felfelé, se lefelé. A felfelé és lefelé megengedhető maximális elmozdulás legyen 1,5 mm. Most már beöntheted az olajat a külső hordóba, ezután helyezd a festékes kannából kialakított belső hordót a helyére, végül pedig zárd le a külső hordót a tetejével. A 3 mm-es átmérőjű tengelynek át kell mennie a felső zárólapon levő lyukon. A festékes kannát nagyon könnyen lehet forgatni szabad kézzel, ha mindent jól csináltál. Ezt követően helyezd el a fűtődet a fúrógéped állványára és forgasd meg a fúróval 1500 / perces fordulatszámon. Erősíts egy hőmérőt a fűtő külső falára és figyeld, hogyan emelkedik a hőmérséklete. Írd le, mennyi a szobahőmérséklet. Ha mindent jól csináltál, a hőmérsékletnek nagyon gyorsan kell növekednie. Minél nagyobbra készíted a fűtőt, annál jobb. Mikor látod, hogy működik a fűtőd, akkor nekiállhatsz, hogy megtervezd a motor rögzítését stb...

278

Az üzemanyag nélküli fűtő, "C" modell Az itt következő leírás segítségével még több hőenergiához juthatunk, miközben a korábbi modellnél említett módon a rotort itt is festékes edényből alakítjuk ki. Ezt az újítást a "Creative Science and Research"-nél Rick és Dave dolgozta ki. Talán nem tudtad, hogy ha egy acélhordót erős mágneses mezőben forgatunk, akkor az hőt generál a fémhordóban. Ez úgy működik, mint egy rövidre zárt generátor. Ha ezt egyesítjük az olajsúrlódási módszerrel, akkor ez még jobb hatásfokot fog biztosítani.

12. ábra. "C" modell

Mint a 12. ábrán láthatod, 4 db magasfeszültségű pulzáló elektromágnest használok. A vasmag nem olyan, mint a transzformátorokban vagy más mágnesekben használatos vas. Mi azt akarjuk, hogy ez a fém állandó mágnessé váljon a köré tekert tekercsben folyó pulzáló áram hatására. Ezért egyszerű vasból készült magot használok. Más esetekben a mérnökök nem akarják, hogy a fémből állandó mágnes legyen, de ebben az esetben éppen ez a cél, méghozzá annyira, amennyire ez csak lehetséges. Ez energiát fog megtakarítani, ráadásul egy erősebb pulzáló elektromágnest fog eredményezni, ami még több hőt generál egy ilyen kis méretű készülék segítségével. A vasmagot lézerrel vagy valamilyen más módon kell ívesre vágni, minden egyes darabjának a vastagsága 3 és 6 mm között legyen. Az áramimpulzust Ed Grey elektromos szabadalmához hasonlóan állíthatjuk elő,

279

ahol a napelem 12 V-os egyenáramát kondenzátorokat használva tudjuk megnövelni 600 V-ra és 1 A-ra, a rendszerből nyert ingyenenergiát pedig összegyűjtve visszavezethetjük a 12 V-os akkumulátorba. Szükséged lesz még egy feszültségszabályozóra is, mely a napelemről jövő feszültség értékét 12 V-on tartja. Természetesen a rendszer a hagyományos hálózatról is üzemelhet, s még így is nagyon jó hatásfokot tudunk vele elérni.

Az angol nyelvű forrást itt találhatod.

Megjegyzések: 1. A szerző azt javasolja, hogy ezt az üzemanyag nélküli fűtőt áramtermelésre is felhasználhatjuk, mégpedig úgy, hogy a keletkezett hővel egy turbinát hajtunk meg. Ez érdekesnek látszik, bár ahhoz, hogy ez igazán hatékonyan működjön, a rendszer hatásfokának nagyon magasnak kell lennie. Ha a turbina hatásfoka 25 %-os, akkor még a fűtő 400 %-os hatásfoka mellett is az áramtermelés (csak) 100 %-os lenne. Tehát akkor nyerhetünk ki ingyenenergiát a rendszerből áram formájában, ha a fűtő hatásfoka meghaladja a 400 %-ot. 2. Az viszont már jobban hangzana, ha a keletkezett hő először meghajtaná a turbina lapátjait, s csak utána jutna ki a fűtendő helyiségbe vagy a hőcserélő rendszerbe. Ekkor a keletkezett áramot visszavezethetnénk a fűtő motorjába, ezáltal csökkentve annak tényleges áramfelvételét.

Kapcsolódó kísérletek: 

Üzemanyag nélküli fűtő 1

Zoli üzemanyag nélküli fűtője

280

Zoli, elolvasva az üzemanyag nélküli fűtő leírását egyből nekiállt egy kisméretű, festékes dobozból álló fűtő megépítéséhez.

A kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy mielőtt egy nagyobb méretű fűtőt építene, igazolja a működési elv helyességét és választ kapjon pár olyan kérdésre, melyek a leírásból hiányoztak. Zoli a következőket írta: "Csak összedobtam egy egyszerű gépet. 11 cm széles és kb. 18 cm magas festékes doboz köré 1,5 mm-es vaslemezből csináltam hordót, amit körbe lehegesztettem. Első próba 12 perc, itt abbahagytam, mert mennem kellett és kb. 45 °C fokos lett. Az a baja, hogy a festékes doboz nem nagyon bírja, már kezd szétesni. Oszlopos fúrógéppel hajtottam meg, az ékszíjat beállítottam és 1880/perces fordulatszámon pörgettem. Kb. 1,5 dl olaj volt benne, ez kb. 2 cm magasan az alján. Amúgy nagyon finom műszerolajat használtam, de ki akarom próbálni autóból kiengedett fáradt olajjal is, mert az tele van nagyon finom fémszemcsékkel, hátha javít valamit."

281

1. ábra. Az összeszerelt fűtő a fúró állványon

"Később a festékes doboz szétesett, csak egy-két próbára volt elég. Vettem újat 200 Ft-ért és újra összeraktam. Most már precíz Ganzos mérőműszerrel mértem, de 40 °C-nál nem ment feljebb 30 perc után sem. 30 °C-ig gyorsan, 8-10 perc alatt, utána lassabban melegszik. Kb. 18 perc alatt lett 40 °C-os. Remélem a nagyobb jobb lesz. A kezdő hőmérséklet +6 °C volt." Zoli a következő képen látható mérőműszerrel határozta meg a hőmérsékletet.

282

2. ábra. A hőmérő

A fűtő melegedési görbéjét a következő ábrán láthatod.

3. ábra. A fűtő melegedési görbéje

283

A paraméterek Mikor Zolitól a pontos méreteket és paramétereket kérdeztem, a következőket válaszolta: "A belső forgó szabványos festékes doboz, ezt különböző méretekben lehet kapni a festékboltokban. 

Teljesen fényes acél



Falvastagsága: kb. 0,3-0,5 mm



Átmérője: 110 mm



Magassága: 130 mm

A külső hordó 

1,5 mm-es acél test



Belső átmérője: 116 mm



Külső átmérője: 119 mm



Magassága : 150 mm.

4. ábra. A fűtő külső és belső hordója

284

5. ábra. Az összeszerelt fűtő

"Nagyon kevés olajat kell beletenni, mert ha sok van benne, akkor nagyon megfogja a hajtó motort, szinte el se indul. Ezen kívül a belső hordót a sok olaj megemeli. Annyi olaj kell, hogy éppen elérje a belső hordó alját. Ahogy forog, ezt a kis olajat szépen fel is keni az oldalára. Én tettem rá egy kis furatot is a tetejére, ahol bedugtam a hőmérő szondáját. Ez egy Ganz szonda, mely 0-1200 °C-ig mér, de ezen a kis lyukon - a tetején - az a kevés olaj is kezdett feljönni.

285

6. ábra. A fűtő felülnézetben a hőmérő bevezetésére szolgáló furattal

A fűtő maximális fordulatszámát az ékszíj állításával lehet szabályozni. Én az 1880/perces fordulatszámot használtam! A fúró adattábláján ez szerepelt: 

A lehetséges fordulatszámok: 520, 900, 1370, 1880 és 2620/perc



230 V - 50 Hz



0,25 kW - 0,33 PS



60 % ED"

286

5. ábra. A fúró adattáblája

További tervek Mint az elején már szó volt róla, ez csak egy kis fűtő volt, aminek a célja a működési elv tesztelése volt. Zoli azonban ennél többet szeretne: "Nekikezdünk csinálni egy nagy gépet, precízen esztergálva, csapágyazva stb. Ezt megpróbáljuk tele tenni olajjal és teszünk rá egy tágulási tartályt is, mert ahogy nő a hő, úgy nő a nyomás és az olaj térfogata, ami viszont nagyon terheli a motort. Ezzel viszont ezt kikerülhetjük. Van itthon négy darab alumíniumból készült PB gázpalack, amit már semmire sem használunk. A méhtelepen is csak kb. 2-3 ezer Ft-ot adnának érte, így hát egyet szétvágok és az kitűnő lesz a nagyobb gép megépítésére, mert nagy a falvastagsága és meg lehet esztergálni úgy, hogy egybe menjen. Csak a lezárásait kell megoldani. 287

Ezen kívül van apósomnak régi, nem használt, 120 literes vízmelegítő bojlere, ami nagyon jól tartja a hőt, jól van szigetelve, de rossz benne a fűtőszál. Ebbe építem bele a dobot. A bojler elektronikája megmarad és ha eléri a kellő hőfokot, akkor lekapcsolja a motort a fűtőszál helyett. Ehhez majd az kell, hogy az új gép legalább 80-150 °C-ot produkáljon, hogy át tudjon adni megfelelő hőmennyiséget."

Kiértékelés Az eddig rendelkezésünkre álló adatok alapján a fúró teljesítményfelvétele a maximális 2620/perces fordulatszámon 250 W. A fúró tényleges teljesítményfelvétele azonban ennél valószínűleg kisebb volt, mivel a terhelés és a fordulatszám állandó volt. Ezért vegyük csak a maximális teljesítményfelvétel 70 %-át, azaz 250 * 0,7 = 175 W. Ez a teljesítmény hőenergiában kifejezve egy óra alatt: E_fúró = 0,175 * 3,6 * 10^6 = 0,63 MJ. Megjegyzés: Ahhoz, hogy a motor tényleges teljesítményfelvételét pontosan meg tudjuk határozni, ki kell mérni a motoron átfolyó áram erősségét és a rajta eső feszültség nagyságát. Hogy ebből a befektetett villamos energiából mennyi hőenergiát kapunk, azt a Stefan-Boltzmann törvény segítségével tudjuk meghatározni. (Erről pl. itt olvashatsz bővebben.) E =  * A * T^4 ahol: 

 - a Stefan-Boltzmann féle állandó [ 5,75 * 10^-8 J/(m2*sec*K^4) ]



A - A fűtő felülete [ m2 ]



T - a fűtő hőmérséklete Kelvinben kifejezve [ Ez 40 °C-nál 313 K ]

Először számítsuk ki a fűtő külső palástjának a felületét. A = 2 * Pi * r * (m + r)

288

ahol: 

m - a fűtő külső hordójának a magassága [ 150 mm = 0,15 m ]



r - a fűtő külső hordójának a sugara [ 59,5 mm = 0,0595 m ]

Ebből kiszámolhatjuk, hogy a fűtő külső hordójának a felülete: A = 2 * 3,14 * 0,0595 * (0,15 + 0,0595) = 0,079 m2 A másodpercenként kisugárzott energia tehát: E = 5,75 * 10^-8 * 0,079 * 313^4 = 43,6 J Ez egy óra alatt: E_fűtő = 43,6 * 3600 = 0,157 MJ

A hatásfokot ezek szerint a következőképpen határozhatjuk meg:  = E_fűtő / E_fúró  = 0,157 / 0,63 = 0,249 => 24,9 %

A hatásfokot befolyásoló tényezők 

A motor típusa - A fűtő pörgetéséhez használt motor típusa erősen befolyásolja a hatásfokot. Ha olyan motort használunk, aminek nagyon kicsi a teljesítmény-felvétele, akkor a hatásfok radikálisan növelhető. A leírásban a szerző 12 V-os és 3-5 A-es motort javasol. Ez csak max. 60 W, szemben a fúrónál számolt 175 W-tal, vagyis ez a hatásfokot megháromszorozná



A fordulatszám - Az optimális fordulatszám beállításával tovább növelhető a hatásfok. Ezt kísérletekkel határozhatjuk meg



A külső hordó anyaga - A leírásban alumíniumot használnak, Zoli viszont acéllemezből alakította ki a külső hordót



A fűtőben használt közeg - Ennek megváltoztatásával szintén módosíthatjuk a hatásfokot

289



A fűtő mérete - Ha a nagyobb méretű fűtő ugyanakkora hőmérsékletre történő melegítéséhez ugyanakkora teljesítményt vesz fel a rendszer, mint ennél a kisebb méretű fűtőnél, vagy legalább is nem egyenesen arányos a motorból felvett teljesítmény és a fűtő mérete (ami elképzelhető), akkor ez a hatásfok még tovább javítható. A felület megnövelésével a hőmérsékletet szeretnénk növelni.

Mint látjuk, Zoli kísérletével még nem sikerült a leírásban említett 100 %-os hatásfok fölé jutnunk, de ez csak az első kísérlet volt. Fűtés vízbontással

Ezen az oldalon olyan fűtési módszerről olvashatsz, amit az egyik olvasó, Péter javasolt, én csak egy kicsit eltöprengtem rajta és egy-két apróságot módosítottam. Az alapelv viszont tényleg érdekes.

Péter javasolt egy lehetséges fűtési megoldást, mely a vízbontási eljárást hasznosítaná, csak egy kicsit másként. "A Fénykapun olvasottak szerint a durranógáz 2500 °C-on ég igen gyorsan, a víz ezen a hőmérsékleten önmagától bomlik szét alkotóira, vagyis durranógázra. Ez rögtön be is gyullad, mert a hidrogén gyulladáspontja 575 °C. Ha minden jól megy, akkor ez egy körfolyamat, és ha ezt kihasználjuk, akkor kapunk egy erőművet. Le is rajzoltam az elképzelésemet:

290

1. ábra. Péter Erőmű modellje

A működési elv a következő: A képen látható két kalapformájú edényt megtöltjük, és közé elektródát szorítunk. Az összeerősített edényt felmelegítjük 100 °C fölé, hogy a víz gőzzé alakuljon. Ezután egy szikra segítségével beindítjuk a folyamatot, amit szerintem csak az edény elhasználódása állíthat meg. A keletkező hőt már csak fel kell fogni valami arra alkalmas készülékkel. Vízbe „mártva” gőzgép is készülhet belőle. A problémám csak az, hogy nem vagyok fizikus, ennél fogva nem tudom kiszámítani az önfenntartó folyamathoz szükséges méreteketí és mennyiségeket." Péter javaslatán elgondolkozva a következő módosítást javasolnám: A vizet 100 °C fölé melegítve az még nem gyullad be, mivel akkor is csak vízmolekulák lennének a tartályban - igaz, más halmazállapotban - ami még nem gyúlékony. Ha viszont a víz egy kis részét elektrolízis segítségével bontanánk le durranógázra, akkor az már begyújtható lenne. A kérdés csak az, hogy mennyi vizet kell lebontanunk ahhoz, hogy a keletkezett gázt meggyújtva az a maradék vizet is le tudja bontani. Ezzel kapcsolatban a vízautó témakörénél a "víz és hidrogénszükséglet" oldalon találhatsz számításokat. A lényeg az, hogy a lebontott hidrogén fűtőértéke érje el a maradék víz fűtőértékének az 1/6-át. Ebben az esetben a folyamat valóban önfenntartó lenne. A másik kérdés az, hogy mennyi hő keletkezik a folyamat során és azt hogyan tudjuk elvezetni? Mivel a folyamat többletenergiát termel, ezért azt el kell vonni a rendszerből, nehogy megolvadjon a tartály. Azt is el tudom képzelni, hogy biztonsági szeleppel ellátva a gáz egy részét - és ezáltal a felesleges hőt - el tudjuk vezetni. Felesleges hő alatt azt a hőt értem, ami a fűtőrendszerben lévő radiátorokon átfolyó víz melegítése után még megmarad. Ekkor azonban időről időre után kell töltenünk az edényt vízzel, hogy a gázveszteséget pótoljuk. A harmadik kérdés a tartájban uralkodó nyomás. Az egész "kazán"-t úgy kell méretezni, hogy a magas hőmérsékleten keletkező nagy nyomás hatására az ne robbanjon fel. Ehhez - a helyes méretezés mellett - egy biztonsági szelep alkalmazása is szükséges. A folyamat leállításához szintén egy szelepet használhatnánk, ahol a gázt fokozatosan kiengedve tudnánk leállítani az égést.

291

Megjegyzés: Az itt felvázolt javaslat kipróbálását csak gondos számítások és alapos szakismeret mellett javaslom! A durranógáz, mint a nevéből is következik, nagyot tud durranni, ha azt meggyújtjuk. A javaslatban szereplő kazán szintén könnyen felrobbanhat, ha nem megfelelően van méretezve és kivitelezve! Légy óvatos, ha ezekbe a kísérletekbe kezdesz! A hőszivattyú

A hőszivattyú sok helyen szerepel az Interneten magyar nyelven is, bár azoknak az információknak a célja nem a működés ismertetése, hanem inkább csak reklámozás. Ezen az oldalon egy kicsit alaposabb betekintést kaphatsz a hőszivattyú működési elvébe.

A hőszivattyú működési elve A hőszivattyú olyan berendezés, melynek segítségével a környezet hőjét elvonjuk s azt fűtésre, vízmelegítésre vagy akár hűtésre használjuk. A környezeti hőt a föld, a levegő, a napsütés, a szennyvíz vagy bármilyen más hőforrás szolgáltathatja. Ezeknek a hőforrásoknak a hőmérséklete azonban viszonylag alacsony - bár nem minden esetben - ahhoz, hogy azt közvetlenül tudjuk hasznosítani, ezért meg kell emelnünk. Erre való a hőszivattyú. De hogyan is működik egy hőszivattyú? Ugyanúgy, mint a hűtőgép a konyhánkban, bár a hűtő esetében hűtünk, tehát a folyamat meg van fordítva. Bizonyára már Te is jó párszor tapasztaltad, hogy mikor a szódás szifon fejébe becsavarod a gázpatront, akkor a patron nagyon hideg lesz. Ez a nagyon hideg azt jelenti, hogy odafagyhat az ujjad. Miért hűl le a patron? Mielőtt becsavarnánk a patront, az már feltehetően jó ideje a szobában volt, ezért a patronban és a környezetben lévő gázmolekulák hőmérséklete kiegyenlítődött. Amikor kiengedjük a gázmolekulákat a patronból, annak belsejében csak jóval kevesebb számú gázmolekula marad, melyek már sokkal ritkábban ütköznek, ezért a hőmérsékletük jelentősen lecsökken. Mivel azonban ez a patron nem csak "van" egy légüres térben, hanem kívülről a levegő molekulái veszik körül, ezért a rendszer - azaz a patron belseje és külseje - egyensúlyra törekedve hőt von el a külső felén lévő levegő molekuláktól (vagy éppen az ujjunktól, ha hozzáérünk). Ez a

292

kívülről elvont hő egy idő után megnöveli a patronban maradt gázok hőmérsékletét - ezáltal pedig az energiáját . Innét már egyenesen következik a hőszivattyú működési elve. Hozzunk létre egy tartályt, azt töltsük fel valamilyen gázzal majd gyorsan engedjük ki belőle a gáz egy részét. Ezáltal hőt tudunk elvonni a környezettől. Ez a környezeti hőenergia azonban még önmagában elég alacsony hőmérsékleten jelentkezik. Ha viszont ezt a környezeti hő által felmelegített kisnyomású gázt összenyomjuk, akkor a hőmérséklete megemelkedik. A gáz összenyomását egy egyszerű kompresszor segítségével megoldhatjuk. A következő táblázat a különböző halmazállapotú anyagok részecskéinek kinetikus (mozgási) és potenciális (helyzeti) energiáit mutatja. gáz

folyékony

szilárd

E_potenciális

kicsi

közepes

nagy

E_kinetikus

nagy

közepes

kicsi

1. táblázat. A különböző halmazállapotú részecskék potenciális és kinetikus energiája

Az összenyomás során a gáz cseppfolyóssá válik, azaz a részecskék potenciális energiája megnövekszik a kinetikus energia rovására. Ennek a magas hőmérsékletű cseppfolyós gáznak a hőjét un. kondenzátoron keresztül leadjuk egy másik közegnek, pl. a fűtendő víznek. Az itt ismertetett módszert végteleníthetjük úgy, hogy a kondenzátor másik oldalán a cseppfolyósított gázt visszavezetjük abba a tartályba, ahol a környezet hőjét vonjuk el. Gondoskodni kell azonban arról is, hogy ezt a cseppfolyós gázt csak fokozatosan vezessük vissza, hogy ott az a kis nyomáson már alacsonyabb hőmérsékleten is elpárologhasson. Erre a célra egy expanziós szelepet alkalmazunk, mely a nagynyomású cseppfolyós gáznak mindig csak egy kis részét engedi át. A szelep másik oldalán megjelenő folyékony közeg alacsony nyomású és alacsony hőmérsékletű lesz. Mivel ez a hőmérséklet alacsonyabb a környezet hőmérsékleténél, ezért hőt fog elvonni onnét. A hőelvonás során viszont a folyadék elkezd párologni, azaz ismét gáz halmazállapotúvá válik. Ezt a tartályt, ahol a folyadék elpárolog, párologtatónak nevezzük. Az elpárologtatott gázt ismét összenyomjuk a kompresszorral, amitől az magasabb hőmérsékletűvé és cseppfolyóssá válik.

293

Ezt mutatja be a következő ábra:

1. ábra. A hőszivattyú működési elve

Milyen gázt használjunk munkaközegnek? Olyan gázra van szükségünk a hőszivattyúban, aminek nagyon alacsony a forráspontja és csak nagy nyomás alatt cseppfolyósodik. Miért fontos ez? Mert ha a gáz forráspontja nem elég alacsony, akkor már kis nyomáson is cseppfolyós marad, így nem kezd el párologni, azaz nem von el hőt a környezetétől. Sokféle gázt alkalmaznak a különböző hőpumpákban. A régebben használt gázok klórtartalmuk miatt az ózonréteget nagymértékben károsították, ezért manapság már olyan gázok használata terjed egyre jobban, melyek amellett, hogy hasonlóan jó hatásfokkal rendelkeznek, még környezetbarát anyagok is. Ezekről bővebben itt olvashatsz angolul.

294

Elméletileg a vizet is használhatjuk a hőpumpánál és ipari eszközöknél ez gyakori is, de itt alapfeltétel, hogy a működési hőmérséklet magas, 80-150°C körüli legyen. A hűtőszekrényeknél használt R134a jelű gáz (C2H2F4) a hőpumpánál is ideálisnak tűnik, mivel azt viszonylag könnyen és olcsón be lehet szerezni és környezetbarát, mindemellett pedig jók a paraméterei, azaz nagyon alacsony a forráspontja és csak nagy nyomás alatt cseppfolyósodik. A következő táblázat az R134a jelű gáz párolgási hőmérsékletét mutatja különböző nyomáson. A nyomás oszlopaiban megadott értékeket 100-zal elosztva azt bárban kapjuk meg (1 bar = 100 000 Pa = 100 kPa), tehát pl. az első sorban megadott 129,0 kPa = 1,29 bár.

Nyomás

Párolgási hőmérséklet

Nyomás

Párolgási hőmérséklet

129,0 kPa

-45,6 °C

352,3 kPa

12,8 °C

116,5 kPa

-42,8 °C

413,7 kPa

15,6 °C

102,0 kPa

-40,0 °C

477,8 kPa

18,3 °C

86,2 kPa

-37,2 °C

489,5 kPa

21,1 °C

67,6 kPa

-34,3 °C

541,9 kPa

23,9 °C

47,6 kPa

-31,7 °C

590,2 kPa

26,7 °C

25,5 kPa

-28,9 °C

655,7 kPa

29,4 °C

0,7 kPa

-26,1 °C

718,4 kPa

32,2 °C

12,1 kPa

-23,3 °C

784,6 kPa

35,0 °C

28,3 kPa

-20,6 °C

855,6 kPa

37,8 °C

44,8 kPa

-17,8 °C

930,1 kPa

40,6 °C

62,7 kPa

-15,0 °C

1008,7 kPa

43,3 °C

82,0 kPa

-12,2 °C

1092,1 kPa

46,1 °C

103,4 kPa

-9,4 °C

1179,7 kPa

48,9 °C

126,9 kPa

-6,7 °C

1272,1 kPa

51,7 °C

152,3 kPa

-3,9 °C

1370,0 kPa

54,4 °C

179,2 kPa

-1,1 °C

1472,7 kPa

57,2 °C

208,9 kPa

1,7 °C

1581,0 kPa

60,0 °C

241,3 kPa

4,4 °C

1694,0 kPa

62,8 °C

275,8 kPa

7,2 °C

1813,3 kPa

65,6 °C

313,0 kPa

10,0 °C

295

2. táblázat. Az R134a jelű gáz párolgási hőmérséklete különböző nyomáson A 2.táblázat adatait innét vettem.

2. ábra. A 2. táblázat grafikus ábrázolása (kék vonal - a forráspont a nyomás függvényében, rózsaszín vonal - a nyomás a forráspont függvényében)

Könnyen belátható, hogy a párolgás nagyobb nyomáson több energiát, azaz több hőt igényel, mivel nagyobb nyomáson a levegőmolekulák által a folyadékra ható erő nagyobb, amit csak nagyobb ellentétes irányú erővel lehet legyőzni. Az azonban már nem ilyen nyilvánvaló, hogy miért van a 2. táblázatban egy anomáliának tűnő dolog, vagyis hogy a -45,6 °C-os és a -28,9 °C-os hőmérséklettartományban a csökkenő nyomás mellett nő a párolgási hőmérséklet!? Erre az a magyarázat, hogy az R134a gáz sem ideális gáz (akárcsak a többi, gyakorlatban használt gáz), így nagy nyomáson és alacsony hőmérsékleten sajátságosan viselkedik.

A hőszivattyú hatásfoka

296

A hőszivattyú hatásfokát a kimeneten megjelenő energia és a befektetett energia hányadosaként kapjuk meg, akárcsak mint minden más rendszer esetében. Az érdekesség az, hogy ez a hatásfok meghaladja a 100 %-ot! A hatásfokot az határozza meg, hogy 

milyen hőmérsékletről milyen hőmérsékletre melegítjük fel a munkaközeget,



milyen környezeti hőforrást használunk,



a kompresszor elektromos vagy tisztán mechanikus, stb.

A hőforrás függvényében a házak fűtésére használt hőszivattyúk hatásfoka 300 és 800 % között mozog éves viszonylatban: 

levegő - 300 %



talajvíz - 400 %



termálvíz 20-25 °C-os csurgaléka - 500-800 %

Az

ipari

hőszivattyúk

hatásfoka

ennél

valamivel

magasabb,

mivel

ott

kisebb

a

hőmérsékletkülönbség a párologtató és a kondenzátor között. A fenti adatokat innét vettem. A szakemberek azt mondják, hogy ez a 100 %-nál jobb hatásfok nem mond ellent az energiamegmaradás törvényének, hiszen a plusz energiát a környezet hője adja.  = [(E_vill*_kompr) + (E_hő*_hőcser)] / (E_vill) ahol: 

 - a hőpumpa hatásfoka



E_vill - a kompresszor meghajtására fordított villamos áram energiája



_kompr - a kompresszor hatásfoka



E_hő - a környezet hőjének energiája



_hőcser - a két hőcserélő (párologtató és kondenzátor) össz. hatásfoka

Mint az egyenletből látjuk, a kimeneten nem csak a kompresszorba fektetett energia bizonyos százaléka jelenik meg, hanem a hőenergia is. Ezt mutatja be a következő ábra:

297

3. ábra. A hőszivattyú energetikai egyensúlya Az ábrát innét vettem.

Mindez azt jelenti, hogy a hőszivattyú is egy ingyenenergia gép, mivel az ingyenenergia készülékeknek is pontosan ez a működési elve, vagyis hogy egy kisebb energia segítségével megcsapolunk - azaz vezérlünk - egy másik, nagyobb energiaforrást. Senki nem beszél arról, hogy a semmiből állítunk elő energiát! Ezt figyelembe véve egyértelműen kijelenthetjük, hogy a hőszivattyú ingyenenergia gép! Amennyiben a kompresszor meghajtására felhasznált villamos energiát nem az áramszolgáltatótól vásárolt árammal oldjuk meg, hanem valamilyen más módon, pl. napelemek vagy más, ingyenenergiát előállító szerkezet segítségével állítjuk elő, akkor a rendszer valóban ingyen működtethető, csak a beszerelési költségekkel kell egyszer számolnunk! Megfelelően tervezve a hőszivattyút még az is megoldható, hogy az így termelt hő egy részét elektromos árammá alakítjuk, s azzal tápláljuk a kompresszort és a keringető szivattyúkat! Sőt, még akár az egész ház elektromos fogyasztóit is üzemeltethetnénk a hőszivattyú által termelt hő villamos energiává történő átalakításával!

298

Erről olvashatsz majd a következő oldalon.

A környezeti hőforrások A környezet hőmérsékletét a párologtatón keresztül tudjuk "megcsapolni" a következőképpen: 

talajszonda



talaj kollektor



masszív hőelnyelő



kútvíz (talajvíz)



levegőhő



termálvíz

Ezekről a módszerekről egy kicsit részletesebben itt olvashatsz. A cikkből kitűnik, hogy a legegyszerűbb és legolcsóbb megoldás az lenne, ha a levegő hőjét hasznosítanánk, de télen, amikor igazán szükség volna a melegre, akkor a rendszer hatásfoka jelentősen csökken, s egy bizonyos hőmérséklet alatt (kb. -15 °C) már nem is üzemelne a rendszer. Ami viszont minden lakóháznál megoldható, az a geotermikus, azaz a Föld hőenergiájának a felhasználása. Erre is van több módszer, bár a legvonzóbbnak a kútvízben rejlő hő megcsapolása tűnik, mivel így a kifúrt kutunk kis átalakításával illetve kibővítésével jóval olcsóbban meg tudjuk oldani a házunk vízellátását és a fűtést is - egyszerre. A talajvíz hőmérséklete attól függően, hogy milyen mélyről hozzuk fel +4 és +10 °C között változhat. Kétféle megoldás kínálkozik: 

Nyílt rendszerű és



Zárt rendszerű

A nyílt rendszerű megoldásnál két, egymástól elkülönített kutat kell ásni. Az egyikből a kútban lévő búvárszivattyú keringetné a vizet a párologtatón keresztül, majd a lehűtött vizet a másik kútba engedjük vissza. Az is megoldható, hogy a lehűtött vizet nem egy másik kútba, hanem a közeli álló vagy folyó vízbe engedjük. Ekkor a második kút fúrási költségeit megspóroltuk. A nyílt rendszerű

299

talajvizes hőszivattyúnál külön oda kell figyelni a víz szűrésére és arra, hogy ne fagyjon be a rendszer. A zárt rendszerű megoldásnál a párologtató, azaz a hőcserélő csöveit egyből a kútban helyezzük el, s a hőpumpa munkaközege ott párolog el. A zárt rendszerű talajvizes hőpumpa tűnik a legegyszerűbben kivitelezhetőnek, különösen ha már rendelkezünk egy fúrt kúttal. A talajvizes hőpumpáról az információkat innét vettem. Van még egy hőforrás, ami nem kimondottan környezeti hő, bár mind a talaj, mind pedig a levegő ennek hatására melegszik fel. Ez a Nap hője. Ezt a hőt un. napkollektorokkal tudjuk megcsapolni, melyek nem azonosak a napelemekkel. A napelem villamos áramot állít elő, míg a napkollektor hőt. A napkollektorokról pár információt olvashatsz itt, ahol még egy saját készítésű napkollektor leírását is elolvashatod (lásd itt). A napkollektorok hőmérséklete jóval magasabb, mint a talaj és a levegő hőmérséklete, ezáltal a hőpumpa hatásfoka jelentősen megugrik, ráadásul ha Te magad barkácsolod össze a napkollektort, akkor sokkal olcsóbb lesz a hőpumpád, mint ha kutat kellene ásatnod. Viszont télen vagy borús időben a napkollektorok teljesítménye csak a töredéke a névleges értéknek. Az igazi megoldás az lenne, ha a napkollektor és a talajvíz egymást segítve végezné a hőszivattyú munkaközegének a párologtatását.

Kapcsolódó kísérletek: 

Napfűtő

Laci napenergiás kísérletei A nap hőjét próbálta hasznosítani Laci, ezért épített egy napfűtőt. Az eredményeit itt olvashatod.

"Egy 90 cm-es parabola antenna tányérját bevontam tükörfóliával, második nekifutásra sikerült.

300

1. ábra. A fóliával bevont parabola antenna Először befújtam vízzel és egyben próbáltam beleragasztani a tányérba, de nem sikerült. Utána bevagdostam sugárirányban a fóliát, így sem lett jó. Végül az egészet kitéptem és hagytam megszáradni, majd 5-7 cm-es darabokra vágtam és a szélek egymást átfedve kerültek felragasztásra. Szeptember 23-án du. 17 órakor gyenge napsütésben próbáltam ki. A fókuszába rakott újságpapír azonnal elkezdett füstölni, majd lángra lobbant.

2. ábra. A füstölgő újságpapír

301

3. ábra. A lángra lobbant újságpapír

4. ábra. Az átégetett újságpapír A következő kísérletben vizet forraltam és hagymát pirítottam erősebb napsütésben, bogrács állványon, bográccsal."

5. ábra. Hagymapirítás (távoli kép)

302

ábra. Hagymapirítás (közeli kép)

A Peltier hőelem

Mi az a Peltier hőelem? Ez olyan félvezetőkből álló eszköz, mely elektromos egyenáram hatására hőt szállít az egyik oldaláról a másikra. Egyre elterjedtebben alkalmazzák különböző hűtési célokra, pl. a mikroprocesszorok felesleges hőjének az elvezetésére.

1. ábra. Különböző méretű Peltier hőelemek A nagyobb teljesítmény elérésére több N és P típusú félvezetőt kapcsolnak sorba.

303

2. ábra. Peltier elemek sorba kapcsolva Kicsit közelebbről az építőelemek így néznek ki:

3. ábra. A Peltier hőelem építőelemei (félvezető darabkák) Bővebben pl. itt találsz információkat a Peltier hőelemekről. Mi azonban pont ellenkező célra akarjuk használni ezeket a hőelemeket, azaz a két oldalán megjelenő hőmérsékletkülönbségből adódó elektromos áramot szeretnénk hasznosítani. A működési elve nagyon hasonlít a napelemekéhez, itt is egy külső energiaforrás, jelen esetben hő (nem pedig napfény) hozza mozgásba a félvezető elemek kristályszerkezetében a szabad elektronokat. Hogy ez tényleg működőképes, arról itt láthatsz egy kísérletet.

A Peltier modulok hatásfoka Ha a modulokat az eredeti rendeltetés szerint használjuk, akkor a hatásfoka a hőmérsékletkülönbség függvényében 40-70 %, de speciális módszerekkel akár 100 % fölé is vihetjük! (Erről itt olvashatsz.) Ez eddig nem is meglepő, hiszen itt hőszivattyúként üzemel.

304

Amikor viszont fordított módon, azaz termoelemes generátorként használjuk, akkor ez a hatásfok lezuhan 3-5 %-ra. Egy Peltier elemekből álló hőgenerátor tervezésénél elsőként azt kell kiszámítanunk, hogy hány elemes modulra van szükségünk adott feszültség előállításához. Az építőelemek (félvezetők) száma: N = (5000 * U) / T ahol: N - az építőelemek száma U - a modul kimeneti feszültsége T - a hőmérsékletkülönbség a hideg és meleg oldal között Ebből kifejezhetjük U-t: U = (N * T) / 5000 Az is fontos paraméter, hogy mekkora áramot vehetünk le a modulról. Ez magának a modulnak a geometriai kialakításától függ, amit geometriai faktornak hívunk: G = (10 * I) / T ahol: G - a geometriai tényező I - a modulból levehető áram T - a hőmérsékletkülönbség a hideg és meleg oldal között A geometriai faktor kiszámításához ismernünk kell a modulban lévő építőelemek, azaz félvezetők fizikai méreteit. Ezt, akárcsak az építőelemek számát (N) a hőelem elnevezéséből tudhatjuk meg. Az elnevezés dekódolásához a következő táblázat nyújt segítséget, ahol példának a PE-127-14-11 jelű modult használtuk. PE

127

14

E: Standard

építőelemek

építőelemek szélessége (Sz) és

F: magas hőmérsékletű

száma (N)

hosszúsága (H) 0,14 cm

11 építőelemek magassága (M) 0,11 cm

1. táblázat. A hőelemek jelölésének magyarázata A geometriai tényező másik képlettel kifejezve: G = (Sz * H) / M ahol: Sz -az építőelem szélessége (cm) H - az építőelem hosszúsága (cm) M - az építőelem magassága (cm)

305

Összevonva az előbbi két képletet a következő egyenlethez jutunk: (Sz * H) / M = 10 * I / T Ebből könnyen kifejezhetjük a modulról levehető áramot: I = (Sz * H * DT) / (10 * M ) A modul hatásfokát a következő képlettel számíthatjuk ki:  = (U * I) / (0,03 * N * T * G) ahol:  - a hatásfok U - a modul kimeneti feszültsége I - a modulból levehető áram N - az építőelemek száma T - a hőmérsékletkülönbség a hideg és meleg oldal között G - a geometriai tényező Van egy másik, kevésbé pontos képlet, de jó közelítéssel használható gyors számításokhoz.  = T / 1500 Vegyünk egy példát, melyben a fentebb említett PE-127-14-11 jelű modult használjuk. A hőmérsékletkülönbség előállítására ugyanazt a hőszivattyút vegyük, amit az előző oldalon már ismertettünk. A hőszivattyú kimenetén megjelenő 55 °C-os vizet vezessük a hőelem egyik oldalára, a másikat pedig hűtsük a kútban lévő kb. +5 °C-os vízzel. Ekkor a hőmérsékletkülönbség T = 55 °C - 5 °C = 50 °C. A valóságban azonban nem tökéletes a hőátadás, ezért mind a két oldalon számolhatunk 5 °C-os veszteséggel, emiatt a Peltier elemre jutó hőmérséklet különbség T = 50 °C - 5 °C - 5 °C = 40 °C. A modul kapcsain mérhető feszültség: U = (N * T) / 5000 U = (127 * 40) / 5000 = 1,016 V A modulból levehető áram: I = (Sz * H * DT) / (10 * M ) I = (0,14 * 0,14 * 40) / (10 * 0,11 ) = 0,71 A A modul geometriai tényezője: G = (Sz * H) / M G = (0,14 * 0,14) / 0,11 = 0,178

306

A modul hatásfoka ezek szerint:  = (U * I) / (0,03 * N * T * G)  = (1,016 * 0,71) / (0,03 * 127 * 40 * 0,178)  = 0,0265 = 2,65 % A közelítő képletet alkalmazva:  = T / 1500 = 40 / 1500 = 0,0266 = 2,66 % Hogyan lehetne ezt a hatásfokot javítani? Az egyből kínálkozó lehetőség a T hőmérsékletkülönbség megnövelése. Ez azonban csak bizonyos hőmérsékleti határokig érhető el. A modulok meleg oldali maximális hőmérséklete a standard modulnál 65 °C, míg a magas hőmérsékletű modulnál 120 °C. Az azonos méretű standard és magas hőmérsékletű modulok között az árdifferencia csak 15 %, míg a kivehető teljesítmény a duplájára nőhet. Ha el tudjuk érni azt, hogy a hőmérsékletkülönbség a duplája lesz, azaz a mi esetünkben T = 2 * 40 °C = 80 °C, akkor a hatásfok  = 80 / 1500 = 0,053 = 5,3 %-ra növekszik. A fenti számítási módszert innét vettem. A hőmérsékletkülönbség növelésére persze nem csak az a módszer áll a rendelkezésünkre, hogy növeljük a meleg oldali hőmérsékletet, hanem az is, hogy csökkentjük a hideg oldalit vagy akár kombináltan, azaz a hideg oldalon csökkentjük, a meleg oldalon pedig növeljük a hőmérsékletet. Az is fontos szempont, hogy hogyan csatlakozik a Peltier hőelem a környezethez. Megfelelően jó illesztés esetén a közeg és a hőelem közötti hőátadási tényező javítható, ami végső soron a hatásfok növekedését eredményezi. A maximálisan elérhető 225 °C-os hőmérsékletkülönbség emeletes megoldásban is csak maximum 225 / 1500 = 0,15 = 15 %-os hatásfokot eredményez. Ehhez képest a hőszivattyúk átlagos hatásfoka 400 %. Ha tehát kombináljuk a hőszivattyút és a hőelemeket, akkor a rendszer teljes hatásfoka 0,15 * 4 = 0,6 = 60 %. Elméletileg ez azt jelentené, hogy a rendszer fenntartásához még 40 %-nyi energiát kellene kívülről befektetnünk. Ez a módszer tehát nem a legmegfelelőbb áramtermelésre.

A gőzturbina

A gőzturbinák olyan szerkezetek, melyek általában ipari méretekben állítanak elő villamos áramot a hőből. Többféle módszer létezik a fűtéshez használt üzemanyag és a turbina meghajtási módja 307

szerint. Kombinált üzemben, vagyis mikor a gáz és gőzturbinákat kombináljuk, viszonylag magas, akár 70-90 %-os hatásfokot is elérhetünk. A hagyományos gőzturbinák hatásfoka azonban ennél alacsonyabb, 30-50 % közötti, amit még otthoni körülmények között is el tudunk érni. Számoljunk átlagosan 40 %-os hatásfokkal, azaz 1000 W hőből ki tudunk nyerni 400 W villamos energiát. Ha a hőszivattyúnk 400 %-os, akkor a teljes rendszer hatásfoka 4 * 0,4 = 1,6 = 160 %. Ez azt jelenti, hogy a hőszivattyú kompresszorába 1000 W villamos energiát befektetve a gőzturbinánk kimenetén 1600 W villamos energiát kapunk. Ebből a tisztán levehető energia 600 W. A gőzturbina kimenetén megjelenő gőzt pedig lecsapathatjuk és azt fűtésre használhatjuk. Ezzel most nem mondtam újat, mivel ilyen, a föld hőjét hasznosító villamos hőerőművek már legalább hatvan éve működnek. 2003-ban 8402.21 MW villamos áramot állítottak elő geotermikus energiából szerte a világon. Itt az ideje, hogy kis hazánk is kövesse a jó példát. Ezt mi leginkább úgy tudjuk megvalósítani, hogy a saját házunk fűtését és akár villamos energia igényeinek kielégítését is a föld hőjéből fedezzük. A geotermikus erőművek rövid történetét itt olvashatod el. Ha kíváncsi vagy arra, hogyan is működik egy ipari gőzturbina, akkor látogass el ide, ahol egy nagyon szemléletes "mozit" láthatsz erről. A mi céljainknak az un. ellennyomásos turbina felel meg, ahol a turbináról távozó fáradt gőzt atmoszférikusnál nagyobb nyomáson a házunk hőszükségletének fedezésére hasznosítjuk. Ez a turbina típus tehát nemcsak elektromos áram, hanem fűtőgőz előállításra is alkalmas. Az ellennyomás értéke 3-9 bar. A gőzgépeknél az un. Carnot körfolyamatot használjuk, aminek a lényege a következő: A hőnek mechanikai munkává vagy villamos energiává történő átalakítását a hőközlés és hőelvonás hőmérsékletei befolyásolják. Adott hőmérséklethatárok között az átalakítás legnagyobb hatásfokát olyan körfolyamattal érhetjük el, amelyben mind a hőközlés (T1), mind a hőelvonás hőmérséklete (T2) állandó (izotermikus) és az energiaszállítás minden részfolyamata veszteségmentes (reverzibilis). Ez a Carnot-körfolyamat.

308

4. ábra. A Carnot körfolyamat Az energiatermeléshez közölt hőteljesítmény: Q1 = T1 * S ahol: T1 - a turbinára jutó gőz hőmérséklete S - az entrópia (állapot) változása Hasznosan kinyerhető mechanikai (villamos) teljesítmény: Pki = (T1 + T2) * S ahol: T1 - a turbinára jutó gőz hőmérséklete T2 - a turbinából kilépő gőz hőmérséklete S - az entrópia (állapot) változása Az elvonandó, mechanikai vagy villamos teljesítménnyé át nem alakult hőteljesítmény (veszteség): Q2 = T2 * S Hőmérleg: Q1 = Pki + Q2 Az ideális villamosenergia-termelésre jellemző Carnot-hatásfok:  = Pki / Q1 = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - (T2 / T1) A termodinamika III. főtétele értelmében T2 sosem lehet 0 K, ezért a Carnot-körfolyamat hatásfoka mindig kisebb mint egy. A Carnot-körfolyamat hatásfoka korlátozott, hiszen a környezeti hőmérséklet a T2 értékének alsó korlátja, a kritikus hőmérséklet pedig a széleskörűen alkalmazott víz, illetve vízgőz munkaközeg

309

esetén Tkr = 374 °C = 647 K a T1 felső korlátja. Határesetben (T2=0 °C = 273 K, T1= Tkr) a Carnot-körfolyamat hatásfoka: _max = 1 - (T2/T1) = 1 - (273/647) = 0,578 = 57,8 % Nézzük meg, hogy a házi körülmények között milyen hatásfokot tudunk elérni. A levegő hőmérséklete legyen T2 = 20 °C = 293 K, a gőz hőmérséklete pedig T1 = 100 °C = 373 K. Ekkor a hatásfok:  = 1 - (293 / 373) = 0,214 = 21,4 % Ahhoz, hogy ezt megnöveljük, növelni kell a vízgőz hőmérsékletét. 150 °C-nál (433 K) a hatásfok 1-(293/433) = 32,3 %. 40 %-os hatásfokot 215 °C-nál érhetünk el.

Stirling motor A Stirling motor egy külső égésű hőerőgép, melyet 1816-ban alkotott meg a skót származású lelkész, Robert Stirling. Az Ő tiszteletére nevezték el ezt a fajta motort Stirling motornak. A Stirling motor egy külsőégésű motor, melynek a kipufogó gáza nagyon tiszta és a motor szokatlanul csendesen dolgozik a belsőégésű motorokkal összehasonlítva. Mivel külsőégésű gépről van szó, ezért az üzemanyaga nem csak olajszármazék lehet, hanem bármilyen hőforrás is, például a Föld hője vagy a napfény. Ennek köszönhetően a Stirling motorokat az utóbbi időben kezdik újra felfedezni és fejleszteni és várakozásaink szerint ez lehet a motorok következő nemzedéke.

A Stirling motorok termodinamikája A termodinamika fogalmai szerint a Stirling motor egy megújuló energiaforrású külsőégésű motor, mely a Stirling körfolyamat szerint működik.

310

1. ábra. A Stirling körfolyamat A Stirling körfolyamat állandó térfogatú melegítési folyamatból, izotermikus tágulási folyamatból, állandó térfogatú hűtési folyamatból és izotermikus összehúzódási folyamatból áll. Elméletileg a Carnot körfolyamatnak a legjobb a hatásfoka, s a Stirling körfolyamat hatásfoka ezzel vetekszik. A Stirling körfolyamat megfordítható, reverzibilis, azaz külső erővel hajtva hűtőként is viselkedhet. A Stirling motornál a gáz két, egymástól bizonyos távolságra lévő és különböző hőmérsékletű térben áramlik, s ez a hőmérsékletkülönbség nyomáskülönbséget hoz létre. Ez a két tér nagyon jól el van szigetelve a külső tértől, így nincs keveredés a külső tér levegőjével. A motor bárhol működhet, ahol hőmérsékletkülönbség van jelen, így a jövőben sok helyen lesz használható a Stirling motor. A Stirling motor jellemzői A Stirling motort a következők jellemzik: A hőforrások széles skálája A belsőégésű motorok, mint pl. a benzin vagy diesel motorok csak táguló üzemanyagot használhatnak. Ugyanakkor a Stirling motor nem csak ezeket az üzemanyagokat használhatja, hanem bármilyen éghető anyagot, mint pl. faszenet vagy fát is. Ezen kívül nem üzemanyag jellegű hőforrásokat is használhat, mint pl. a Föld hőjét, meleg légáramlatokat, vagy a napfényt. Jelenleg a világ számos pontján fejlesztenek napenergiával működő Stirling motorokat. Tiszta kipufogó gáz Mivel a Stirling motor külsőégésű, ezért az üzemanyag elégetése a motoron kívül történik. Ebből kifolyólag az égés könnyebben kontrolálható a belsőégésű motorokhoz képest. Ennek eredménye a nagyon tiszta kipufogó gáz. Nagyon halk üzem A belsőégésű motoroknál a nyomáskülönbség robbanás kíséretében alakul ki, ezért ott a zaj és a vibráció elkerülhetetlen velejárója a folyamatnak. A Stirling motoroknál ezzel szemben a nyomáskülönbség nagyon finoman alakul ki, mely csöndessé teszi a folyamatot, ezen kívül nincs szükség összetett szelep-mechanizmusra sem. Magas hőhatásfok A Stirling körfolyamat hőhatásfoka megegyezik a Carnot körfolyamat hatásfokával, mely elméletileg a legjobb. A Carnot körfolyamat hatásfoka: = 1 - (Tc/Th) ahol: Th - A körfolyamat legmagasabb hőmérséklete Tc - A körfolyamat legalacsonyabb hőmérséklete 311

Ez azt jelenti, hogy az elméleti hőhatásfok annál jobb, minél nagyobb a hőmérséklet különbség. A Stirling motoroknál a 40 %-os hatásfok is könnyen elérhető.

A Stirling motorok szerkezeti felépítése A Stirling körfolyamat lejátszódhat egyetlen hengerben is, ezért egy általános Stirling motor úgy van kialakítva, hogy tartalmaz egy olyan teret, ahol hőmérsékletkülönbség van.

2. ábra. A Stirling motor általános modellje A 2. ábrán látható jelölések a következőt jelentik: VE - Magas hőmérsékletű, tágulási tér H - Melegítő R - Regenerátor C - Hűtő VC - Alacsony hőmérsékletű, sűrítési tér A következőkben a Stirling motorok típusait ismertetjük.

Kiszorításos Stirling motor A kiszorításos Stirling motornál a munkagázt egy kiszorító dugattyú mozgatja a magas és alacsony hőmérsékletű terek között. Ennek a típusnak két fajtája létezik, a béta és a gamma típusú. Béta típusú kiszorításos Stirling motor A béta típusú kiszorításos Stirling motornál a kiszorító és munkavégző dugattyúk egy közös hengerben találhatók, ennek következtében mind a két dugattyú azonos átmérőjű kell legyen.

312

3. ábra. Béta típusú kiszorításos Stirling motor A két dugattyú minden egyes ütemben egymás terét metszi, ezért a nyomásarány növekszik, ami viszont nagyobb teljesítményt eredményez, mint amekkorát a gamma típusú Stirling motoroknál el tudunk érni. Mivel azonban a kiszorító és munka dugattyú tengelyei egyvonalban helyezkednek el, ezért a készülék elkészítése nehézkes.

Gamma típusú kiszorításos Stirling motor A gamma típusú Stirling motornál a kiszorító és munkadugattyúk hengerei el vannak választva egymástól.

4. ábra. Gamma típusú kiszorításos Stirling motor A béta típusú motorral összehasonlítva a mechanizmus egyszerűbb, valamint a nyomásarány és a növekvő hő átadási területének szabályozása viszonylag egyszerű. Ez a motor típus az alacsony hőmérsékletkülönbségek esetén használható jól.

313

Kétdugattyús Stirling motor A kétdugattyús Stirling motort alfa típusú Stirling motornak is hívják. Ez a fajta motor két munkadugattyúval rendelkezik, melyek között a fáziskülönbség 90°.

5. ábra. Alfa típusú Stirling motor Ebben az esetben a magas hőmérsékletű tágulási tér és az alacsony hőmérsékletű összehúzódási tér össze van kötve. Miközben a dugattyúk mozgatják a gázt, eközben ugyanez a két dugattyú munkát is végez. A kiszorításos Stirling motor működési elve A kiszorításos Stirling motornál a munkagáz mozgatását a magas és az alacsony hőmérsékletű tér között a kiszorító dugattyú végzi, míg a nyomáskülönbségből adódó energiát a munka dugattyún vehetjük le.

314

6. ábra. A kiszorításos Stirling motor működési elve Az egyes ütemek a következőképpen néznek ki: 1. Állandó térfogatú melegítési ütem Miközben a kiszorító dugattyú a sűrítési tér felé mozog, a munkagáz hőmérséklete megemelkedik és a tágulási tér felé áramlik, miközben elhalad a fűtő mellett. A motorban a gáz nyomása növekszik. 2. Izotermikus tágulási ütem A növekvő nyomás a motorban a munka dugattyút lefelé tolja. 3. Állandó térfogatú hűlési ütem A kiszorító dugattyú a tágulási tér felé mozog, a munkagáz hőmérséklete lecsökken és az beáramlik a sűrítő térbe, miközben elhalad a hűtő mellett. A motorban a gáznyomás leesik. 4. Izotermikus sűrítési ütem A munka dugattyú felfelé tolódik és a motor a hőjét leadja a környezetének. A motornál a két dugattyú nem felváltva mozog, hanem szinuszosan, mivel a két dugattyú mozgása között egy 90°-os fáziseltolódás van. A kétdugattyús Stirling motor működési elve

315

A kétdugattyús Stirling motornál a munkagáz mozgatása és a munkavégzés két munkadugattyú által valósul meg. A két dugattyú mozgása között egy 90°-os fáziseltolódás van.

7. ábra. A kétdugattyús Stirling motor működési elve Az egyes ütemek a következőképpen néznek ki: 1. Állandó térfogatú melegítési ütem A sűrítő oldali dugattyú felfelé, a tágulási oldali dugattyú pedig lefelé mozog. A munkagáz hőmérséklete magas és a gáz a tágulási tér felé áramlik, miközben a fűtő mellett elhalad. A motorban a gáznyomás emelkedik. 2. Izotermikus tágulási ütem Mind a kettő munka dugattyú lefelé mozog, a munkagáz pedig tágul. A motor munkát végez. 3. Állandó térfogatú hűlési ütem A sűrítő oldali dugattyú lefelé, a tágulási oldali dugattyú pedig felfelé mozog. A munkagáz alacsony hőmérsékletűvé válik és a sűrítési tér felé áramlik, miközben a hűtő mellet halad el. A gáz nyomása a motorban leesik. 4. Izotermikus sűrítési ütem Mind a kettő dugattyú felfelé tolódik, miközben a munkagázt sűrítik. A motor a hőjét leadja a környezetének.

316

A motornál a két dugattyú felváltva mozoghat és a két dugattyú mozgása között egy 90°-os fáziseltolódás van. Az angol nyelvű forrást itt nézheted meg. A Stirling motor működési elvének jobb megértéséhez három animációt is a figyelmedbe ajánlok, melyeket István küldött be. Az elsőn az alfa típusú motor, a másodikon a béta típusú motor, a harmadikon pedig a gamma típusú motor elvét tanulmányozhatod. Ha érdekel, hogyan lehet megépíteni házilag egy kis kísérleti modellt, akkor látogass el ide.

Most pedig következzen egy kis számolás.

Schmidth féle elmélet a Stirling motorokról Ez az elmélet az ideális gázok izotermikus tágulásán és összehúzódásán alapszik. A motor hatásfokát egy P-V diagramm segítségével lehet kiszámolni. A motor térfogatát könnyen meghatározhatjuk annak belső geometriája alapján. Mikor a térfogat, a munkagáz tömege és a hőmérséklet ismert, a nyomást az ideális gázok számolási metódusával már könnyen meghatározhatjuk. P * V = m * R * T (1) A motor nyomását a következő feltételezések alapján számíthatjuk ki: a - Nincs nyomásveszteség a hőcsere folyamán és nincsenek különbségek a belső nyomásban b - A tágulási folyamat és az összehúzódási folyamat izotermikusan változik c - A munkagáz ideális gázként viselkedik d - A regeneráció tökéletes e - A körfolyamat során a tágulás holtpontján a táguló gáz hőmérséklete TE, az összehúzódás holtpontján pedig TC. f - A regenerátorban lévő gáz hőmérséklete a TE és TC hőmérsékletek átlaga g - A tágulási tér (VE) és az összehúzódási tér (VC) változása szinusz hullám alakot vesz fel Az itt következő táblázatban a Schmidth féle elméletben használt jelek magyarázatát láthatod. Elnevezés

Jele

Mértékegysége

Motor nyomása

P

Pa

Táguló vagy kiszorító dugattyú lökettérfogata VSE

m3

Sűrítő vagy munka dugattyú lökettérfogata

VSC

m3

Tágulási tér holt térfogata

VDE

m3

317

Regenerátor térfogata

VR

m3

Sűrítési tér holt térfogata

VDC

m3

Tágulási tér pillanatnyi térfogata

VE

m3

Sűrítési tér pillanatnyi térfogata

VC

m3

Teljes pillanatnyi térfogat

V

m3

Munkagáz teljes tömege

m

kg

Gázállandó

R

J/(kg*K)

Tágulási tér gázhőmérséklete

TH

K

Sűrítési tér gázhőmérséklete

TC

K

Regenerátor tér gázhőmérséklete

TR

K

Fázisszög

dx

fok

Hőmérséklet arány

t

Lökettérfogat arány

v

Holt térfogat arány

X

Motor sebessége

n

Hz

Tágulási energia

WE

J

Sűrítési energia

WC

J

Energia

WI

J

Tágulási teljesítmény

LE

W

Sűrítési teljesítmény

LC

W

Teljesítmény

LI

W

Hatásfok

e

1. táblázat. A Schmidth féle elméletben használt jelek magyarázata

Az alfa típusú Stirling motor számításai

318

8. ábra. Alfa típusú Stirling motor A tágulási és sűrítési hengerek térfogatát kell először meghatározni egy adott "x" forgattyús ház szögnél. Ez a forgattyús ház szög 0°, mikor a tágulási dugattyú a felső holtponton van. A pillanatnyi tágulási térfogat VE a tágulási henger lökettérfogatától VSE és a tágulási holt térfogattól VDE függ a (g) feltétel szerint.

(2) A pillanatnyi sűrítési térfogat VC a sűrítő henger lökettérfogatától VSC és a sűrítési holt térfogattól VDC, valamint a "dx" fázisszögtől függ.

(3) A teljes pillanatnyi térfogat: V = VE + VR + VC

(4)

Az (a), (b) és (c) feltételek szerint a motorban lévő teljes tömeget (m) a motor nyomását (P) felhasználva számíthatjuk ki minden egyes hőmérsékletnél (T), térfogatnál (V) és gázállandónál (R).

(5) A hőmérséklet arány (t), lökettérfogat arány (v) és a holt térfogat arányok a következő egyenletekkel határozhatóak meg: t = TC / TE (6) v = VSC / VSE (7) XDE = VDE / VSE (8) XDC = VDC / VSE (9) XR = VR / VSE (10) A regenerátor hőmérsékletét (TR) az (f) feltétel figyelembevételével számítható ki: TR = (TE + TC) / 2 (11) A teljes gáz tömege a következő képlettel számolható: m = (P * VSE)*{S - B*cos(x-a)} / (2*R*TC) (13) ahol: a = tan-1{(v*sin dx) / (t + cos dx)} (14) S = t + (2*t*XDE) + (4*t*XR/(1+t)) + v + 2*XDC (15) B = (t2 + 2*t*v*cos dx + v2) (16) A motor nyomását a következő egyenlettel számolhatjuk:

319

P = (2*m*R*TC)/{VSE*(S-B*cos(-a))} (17) Az átlagos nyomást pedig a 18. képlettel számíthatjuk ki:

(18) c = B/S (19) A nyomást az átlagos nyomás alapján a következő egyenlettel határozhatjuk meg:

(20) Mikor cos(x-a) = -1, akkor a nyomás (P) minimális lesz. Pmin = (2*m*R*TC)/{VSE*(S+B)} (21) Következésképpen a minimális nyomásból számolt motor nyomás:

(22) Hasonlóképpen, mikor cos(x-a) = +1, akkor a nyomás (P) maximális lesz.

(23)

A béta típusú Stirling motor számításai

9. ábra. A béta típusú Stirling motor A pillanatnyi tágulási térfogatot (VE) és a pillanatnyi sűrítési térfogatot (VC) számolhatjuk ki az itt következő képletekkel. Fontos paraméterek a kiszorító dugattyú lökettérfogata (VSE), a munkadugattyú lökettérfogata (VSC) és a kiszorító és munkadugattyúk közötti fázisszög (dx).

(24) 320

(25) A béta típusú Stirling motornál a kiszorító és a munkadugattyúk közös hengerben találhatók. A két dugattyú egy hatékony, egymást átfedő munkateret hoz létre. A (25) képletben használt átfedési térfogat (VB) a következőképpen határozható meg:

(26) A teljes pillanatnyi térfogat pedig: V = VE + VR + VC (27) A motor nyomását (P) az alfa típusú Stirling motorokhoz hasonlóan az átlagos nyomásból (Pmean), a maximális nyomásból (Pmax) vagy a minimális nyomásból (Pmin) számíthatjuk ki:

(28) A következő sorokban néhány állandó és arány meghatározási képlete látható: t = TC / TE (29) v = VSC / VSE (30) XB = VB / VSE (31) XDE = VDE / VSE (32) XDC = VDC / VSE (33) XR = VR / VSE (34)

(35)

(36) (37) c = B / S (38)

A gamma típusú Stirling motor számításai

321

10. ábra. A gamma típusú Stirling motor

A számítások az alfa és béta típusú motorokéhoz hasonlóak. A pillanatnyi tágulási térfogatot (VE) és a pillanatnyi sűrítési térfogatot (VC) számolhatjuk ki az itt következő képletekkel. Fontos paraméterek a kiszorító dugattyú lökettérfogata (VSE), a munkadugattyú lökettérfogata (VSC) és a kiszorító és munkadugattyúk közötti fázisszög (dx).

(39)

(40) A teljes pillanatnyi térfogat pedig: V = VE + VR + VC (41) A motor nyomását (P) az alfa típusú Stirling motorokhoz hasonlóan az átlagos nyomásból (Pmean), a maximális nyomásból (Pmax) vagy a minimális nyomásból (Pmin) számíthatjuk ki:

(42) A következő sorokban néhány állandó és arány meghatározási képlete látható: t = TC / TE (43) v = VSC / VSE (44) XDE = VDE / VSE (45) XDC = VDC / VSE (46) XR = VR / VSE (47)

(48)

(49)

322

(50) c = B / S (51)

Energia, teljesítmény és hatásfok Az energia (vagyis a P-V diagram területe) a tágulási és sűrítési térben a következő egyenletekkel határozható meg. A tágulási tér energiája (WE) függ az átlagos nyomástól (Pmean), a maximális nyomástól (Pmax) és a minimális nyomástól (Pmin):

(51) A sűrítési tér energiája (WC) a következőképpen számolható:

(52) Egy ciklus energiája (Wi) a következőképpen számolható:

(53) A Pmean, Pmax és Pmin közötti kapcsolat a következő:

(54)

(55) A tágulási teljesítmény (LE), a sűrítési teljesítmény (LC) és a motor teljesítménye (Li) a következő egyenletekkel határozható meg (a motor sebessége (n) Hz-ben van megadva): LE = WE * n (56) LC = WC * n (57) Li = Wi * n (58) Az (51) képletben meghatározott tágulási energia (WE) a hőforrás energiáját szimbolizálja, az (52) képletben meghatározott sűrítési energia (WC) pedig a motorból a hűtővíznek vagy hűtő levegőnek átadott energiát. Ezek alapján a motor hőhatásfoka (e) a következőképpen számolható:

(59)

323

Ez a hatásfok megegyezik a Carnot körfolyamat hatásfokával, mely a hőerőgépek közül a legmagasabb.

A számításokat innét vettem.

A Stirling motor teljesítményének kiszámítása A következőkben a Stirling motor teljesítményét és még néhány más paraméterét számolhatod ki. Hogyan használd a számológépet? Írd be az átlagos nyomást, lökettérfogatot, gázhőmérsékleteket és válaszd ki a munkagázt. Ha azt akarod kiszámolni, hogy a maximális nyomáson és hőmérsékleten milyen paraméterekkel rendelkezik a Stirling motor, akkor kattints az "Igen" gombra és töltsd ki a "Tervezett maximális nyomás" és a "Megengedett maximális hőmérséklet" mezőket. Ha a "Nem" gombot választod ki, akkor nem kell kitölteni a "Tervezett maximális nyomás" és a "Megengedett maximális hőmérséklet" mezőket. Nyomd le a "Számold ki a paramétereket" gombot A program kiszámolja a motor paramétereit

Bemeneti adatok Átlagos nyomás, Pm:

MPa

Tágulási tér lökettérfogata, Vse:

cm3

Tágulási tér gázhőmérséklete, Te:

°C

Sűrítési tér gázhőmérséklete, Tc:

°C

Munkagáz:

He

A Plim és Tlim értékek használata

Nem

Levegő

N2

H2

Igen

Tervezett maximális nyomás, Plim:

MPa

Megengedett maximális hőmérséklet, Tlim:

°C

Számított paraméterek Súrlódási (viszkozitási) együttható, vlim:

m2/s

Gázállandó, R:

J/kgK

Nem méretezett motor állandó, S:

324

Nem méretezett kimeneti teljesítmény, Ls:

W

Nem méretezett motor sebesség, n:

1/perc

Maximális kimeneti teljesítmény, Ls:

W

Motor sebessége, n:

1/perc

Archie H. Blue elektrolizáló készülékének leírása Az Új-Zélandi Archie H. Blue itt következő elektrolizáló készülékének szabadalmát 1987 november 7.-én jegyezték be az Amerikai Szabadalmi Hivatalnál. A különböző regisztrációs számokat és utalásokat nem fordítottam le, azokat az eredeti dokumentumban is megnézheted. A kissé nyakatekert szöveget enyhén megszerkesztettem a jobb olvashatóság érdekében, de ez természetesen nem változtatja meg az eredeti tartalmat.

Rövid ismertetés A hidrogén és oxigén elektrolízis útján történő előállításánál a cellán levegőt pumpálunk keresztül, ezáltal az elektrolízis terméke levegővel kevert hidrogén és oxigén lesz.

325

Az elektrolizáló cella A találmány háttere és rövid ismertetése A találmány olyan gázt fejleszt, melyet elsősorban, de nem feltétlenül, üzemanyagként lehet felhasználni. A víz elektromos úton történő lebontásához egyenáramot kell vezetni az elektrolitban elhelyezett elektródapárra. Az ilyen elektrolízis során normális dolognak számít, ha valamilyen gázfalat alakítunk ki a két elektróda között, ezáltal akadályozva meg azt, hogy az elektrolízis során keletkező gázokból robbanó keverék alakuljon ki. Ugyanakkor úgy találtuk, hogy ha a megfelelő óvintézkedések mellett a keletkező gázt egy tartályba vezetjük, akkor ott elkeveredve a későbbiekben azt felhasználhatjuk. Mivel a gázok összekeveredése egy robbanékony anyagot eredményez, ezt fel lehet használni például a belsőégésű motorok üzemanyagaként. Ebben az esetben kívánatos, hogy a gázokat egy bizonyos mennyiségű levegővel is vegyítsük, ezáltal irányítva a robbanás nagyságát, mely a gázok meggyújtásakor jön létre. Az elektrolízis során fellépő egyik probléma az, hogy a gázbuborékok hajlamosak az elektródákra tapadni, ezáltal jelentősen csökkentve az elektródáknak az elektrolittal érintkező felületét, ami viszont csökkenti az elektródák között folyó áram nagyságát. Mivel a jelen találmánynál kívánatos, hogy a keletkezett gáz elkeveredjen a levegővel, ezért lehetőség van arra, hogy az elektrolízis során levegőt juttassunk az elektrolizáló cellába. A cellába vezetett levegőt az elektródák mellett úgy vezethetjük, hogy az az elektrolízis során keletkező gázokat lesodorja az elektródákról. Ennek érdekében a találmány a következőket tartalmazza: egy légmentesen zárt elektrolizáló cellát egymástól adott távolságra elhelyezkedő és egymástól elektromosan szigetelt elektródák csoportját, melyek a cella közepén vannak elhelyezve és váltakozva vannak összekötve, azaz minden második az áramforrás pozitív illetve negatív sarkára csatlakozik az elektródák közepén egy csövet, melynek egyik vége a cellából ki van vezetve és egy nyomás alatt lévő légtartállyal van összekötve, míg a másik vége az elektródák alatt ér véget egy levegőkimenetet biztosító csövet, melyen az elektrolízis során keletkezett gáz és a befúvatott levegő keveréke távozhat

A találmány részletes leírása A találmány részletes leírásához a következő ábrákat használjuk:

326

"A" ábra: a találmány vázlata "B" ábra: a találmány módosított változatának vázlata "C" ábra: A "B" ábrán látható III - III pontok közötti metszet

Ahogy az "A" ábrán is látható, a cella egy légmentesen zárható tartály (10), mely valamilyen rozsdamentes anyagból, például műanyagból készülhet. A katódok (11) és anódok (12) csoportja a cellában van elhelyezve egy elektromosan szigetelt központi csövön (13). Az anódok és katódok közötti távolságot szigetelő távtartók (14) biztosítják. Az anódok (12) mindegyike párhuzamosan van összekötve a pozitív csatlakozó ponthoz (15), míg a párhuzamosan összekötött katódok (11) a negatív csatlakozó ponthoz (16) kapcsolódnak. Az ábrán ezek az összekötések szaggatott vonallal vannak jelölve. A katódok és anódok lehetőleg korong formájú lapokból álljanak, melyek anyaga jól ellenáll az elektrolit korrodáló hatásának, ezáltal megnövelve az elektrolizáló készülék élettartamát. Az elektródalemezek formáját az elektrolizáló cella falának alakjához lehet igazítani, mely tetszés szerinti lehet. Az adott ábrákon ez kör alakú. A központi légbevezető (13), mely a cellából kivezetéssel rendelkezik (26), lehetőleg cső alakú legyen. A cső alsó vége (18) nyitott, így a levegőt a cellába pumpálhatjuk a bevezető részen (13), mely a cső alsó részén (18) jut be az elektrolitba, ahonnét felfelé áramlik. Ez az elektrolitot állandó mozgásban tartja, amely segít az elektródákra tapadó gázok gyors eltávolításában. A "B" és "C" ábrákon látható módosításokban az összes elektróda lyukakkal (17) van ellátva. Ebben az esetben a légbevezető cső (13) alsó vége (18) közelébe fúrjunk legalább egy lyukat (19). Egy terelőlappal (20) is el van látva a légbevezető cső (13). Ez a terelőlap edényalakú, így biztosítva a lyukon (19) kiáramló levegő megvezetését az elektródák lyukain (17) keresztül, mely aztán segít az elektródákra lerakódó gázbuborékok eltávolításában. 327

A cella egy gázelvezető csövet (21) is tartalmaz, melyen keresztül a bevezetett levegő és az elektrolízis során fejlődő gázok keveréke távozik a cellából egy megfelelő tároló tartályba (az ábrán ez nincs feltüntetve). Kívánság szerint ezt a gáztartályt el lehet látni egy nyomásszabályozóval, mely megfelelő nyomású gázt bocsát ki a kimenetén. Egy gázszárítót (az ábrán ez sincs feltüntetve) is elhelyezhetünk a gázkimenet (21) és a gáztartály között. Bár az elektrolízis jelentős hőt termel, mégis előnyös lenne egy melegítőt is beszerelni a cellába, lehetőség szerint a cella aljába, amely előmelegíti az elektrolitot, ezáltal a lehető legrövidebb idő alatt érheti el a cella az optimális működési feltételeket. Szintén előnyös lenne megoldani az elektromos áram erősségének szabályozását, ezáltal szabályozhatóvá válna az elektrolízis folyamata. A vízszintet állandó szinten tarthatjuk egy vízpumpa segítségével, mivel az elektrolízis során a vízszint állandóan csökken. Közismert tény, hogy a hidrogén- és oxigéngázok keveréke robbanékony, ezen találmány esetében azonban a robbanásveszély szintje minimális. A keletkezett gázokat például belsőégésű motorok üzemanyagaként használhatjuk. Ebben az esetben - mint azt korábban már említettük - kívánatos az elektrolízis során keletkező gázok levegővel való elkeverése, így szabályozva a belsőégésű motor hengerében vagy hengereiben a gáz meggyújtása során keletkezett robbanás erejét. Míg fentebb a gázkeverék üzemanyagként való alkalmazását említettük, az is nyilvánvaló, hogy a gázokat elkülönítve azokat más célokra is felhasználhatjuk. Megjegyzés: Az eredeti angol nyelvű szabadalom itt még egy fél oldalnyi összefoglalót tartalmaz, mely pontosan ugyanazt mondja el, amit a fentiekben is olvashattunk, ezért ezt nem fordítottam le még egyszer.

A szabadalmat angol nyelven itt tekintheted meg.

328

Elektrolízis Az elektrolízis módja határozza meg a vízből kinyert hidrogén mennyiségét, mely számunkra nagyon fontos paraméter. Ahhoz, hogy elegendő hidrogént tudjunk kapni a vízből, tudnunk kell, hogyan állíthatunk elő maximális hidrogénmennyiséget minimális energia-befektetéssel. Ehhez viszont tisztában kell lennünk az elektrolízis alapfogalmaival. Ebben segít ez a fejezet. Polarizáció A víz erősen poláros anyag, amelyben a molekulán belül elhelyezkedő oxigén atommal a két hidrogén atom hozzávetőleg 123°-os szögben kapcsolódik, és a hidrogén atomok egy-egy elektronja az oxigén atom körül is keringve, akörül nagyobb utat megtéve az oxigén atom oldalán negatív töltéssúlypontot hoz létre, míg a hidrogén atomok oldalán pozitív töltéssúlypont alakul ki.

1. ábra. A vízmolekula, mint elemi dipólus Az egyes vízmolekulák, mint elemi dipólusok külső villamos tér jelenléte nélkül tetszőleges helyzetet vesznek fel az anyagon belül, így a víz, mint szigetelő anyagú test villamos szempontból semleges. Azonban villamos teret hozva létre a vízmolekulák körül, a dipólusok a villamos tér irányának megfelelően rendeződnek és egy makroszkopikus dipólust hoznak létre.

329

2. ábra. A vízmolekulák a külső villamos tér hatására egy makroszkopikus dipólust alkotnak Ez a rendeződés azért történik meg, mert a dipólust homogén villamos térbe helyezve arra a dipólusnyomaték vektor és a villamos térerősség vektor vektoriális szorzatával megegyező forgatónyomaték hat.

3. ábra. A a villamos erőtér vízmolekulákra, mint dipólusokra ható forgató nyomatéka

A villamos teret pl. úgy hozhatjuk létre, hogy a vízbe két elektródalemezt helyezünk, melyekre adott villamos feszültséget kapcsolunk. Ha az elektródák között csak vákuum lenne, akkor a síkkondenzátor fegyverzeteit képező C0 kapacitású elektródákra kapcsolt feszültség hatására az elektródákon Q = C0 * U villamos töltés halmozódna fel. A mi esetünkben viszont, amikoris az elektródák közötti teret dipólusos vízmolekulák töltik ki, ugyanazon U feszültség hatására nagyobb mennyiségű töltés halmozódik fel az elektródákon. Ennek oka az, hogy a fentebb már ismertetett módon a vízben polarizáció megy végbe, amely során a víznek az elektródákkal szomszédos felületén megjelenő töltések az elektródákon levő töltések által létrehozott villamos térrel ellentétes irányba mutató teret hoznak létre. A polarizációs töltések tehát lerontják a "kondenzátor" belsejében a villamos teret. A feszültség azonban állandó értékű és a villamos térerősség vonal menti integráljával egyenlő.

330

4. ábra. Az elektródokon a vákuum ill. a poláros vízmolekulák hatására felhalmozott töltések Ekkor a villamos erőtér értéke: E=U/d ahol: E - a villamos térerősség az elektródák között, U - az elektródákra kapcsolt feszültség d - az elektródák távolsága. Az U feszültség és természetesen a d távolság változatlan maradt, tehát az E villamos térerősségnek szintén változatlannak kell maradnia. Ez csak úgy valósulhat meg, ha az elektródákon levő töltés mennyisége megnő. További töltések halmozódnak fel az elektródákon a vízmolekulák által létrehozott, ellentétes irányú villamos tér kompenzálása érdekében. Ezt a töltésmennyiséget Qk kötött töltésnek, az elektródákon eredetileg levő töltést pedig Qsz = Q0 szabad töltésnek nevezzük. Az elektródalemezeken felhalmozódott összes - valódi - töltés tehát: Q = Qsz + Qk A vízzel kitöltött elektródalemezek C kapacitása az ugyanolyan méretű vákuumkondenzátor kapacitásának r-szerese, vagyis a relatív dielektromos állandó mértékével növekszik meg. A tiszta desztillált víz dielektromos állandója nagy (rvíz = 81), ezért azt szigetelőként használják számos olyan nagyfeszültségű alkalmazásban, ahol még a porcelán se szigetel elég jól (rporcelán = 6). A mi célunk viszont az, hogy a vízmolekulákat ne csak polarizáljuk, hanem szét is szakítsuk alkotórészeire. Ehhez az egyik megoldás az, hogy addig növeljük a térerőt, vagyis az elektródákra kapcsolt feszültséget, míg a molekulák szét nem szakadnak az alkotórészeikre, hidrogén és oxigén atomokra. Ezt a módszert használta Meyer is a vízbontójában (lásd itt). Mivel a hidrogén kötés a kémiai kötések közül a második legerősebb kötés, ezért igen nagy feszültségre van szükség annak szétszakításához. 331

Ha nem akarunk nagy feszültséget használni a hidrogénkötés szétszakítására, akkor olyan fémet kell a vízbe juttatnunk, amelynek a standard elektródpotenciálja negatív. A következő táblázatban a 25 °C-on mérhető elektródpotenciálok láthatók. Elektródfolyamat (redukció)

0

Li+ + e- => Li(s)

-3,045 V

K+ + e- =>K(s)

-2,925 V

Ba2+ + 2 e- => Ba(s)

-2,906 V

Ca2+ + 2 e- => Ca(s)

-2,866 V

Na+ + e- => Na(s)

-2,714 V

Mg2+ + 2 e- => Mg(s)

-2,363 V

Cr3+ + 3 e- =>Cr(s)

-1,744 V

Al3+ + 3 e- => Al(s)

-1,662 V

Zn2+ + 2 e- => ZN(s)

-0,763 V

Fe2+ + 2 e- => Fe(s)

-0,440 V

Cr3+ + e- => Cr(s)

-0,408 V

Ni2+ + 2 e- => Ni(s)

-0,250 V

Pb2+ + 2 e- => Pb(s)

-0,126 V

2 H+ + 2 e- => H2(s)

0,000 V

Cu2+ + e- => Cu+

0,153 V

AgCl(s) + e- => Ag(s) + Cl-

0,222 V

Cu2+ + 2 e- => Cu(s)

0,337 V

I2(s) + 2e- => 2 I-

0,536 V

Fe3+ + e- => Fe2+

0,771 V

Hg22+ + 2 e- => 2 Hg(l)

0,788 V

Ag+ + e- => Ag(s)

0,799 V

Pd2+ + 2 e- => Pd(s)

0,987 V

Br2(l) + 2 e- => 2 Br-

1,065 V

Br2(aq) + 2 e- => 2 Br-

1,087 V

1/2 O2(g) + 2 H+ + 2 e- => H2O(l)

1,225 V

Cr2O72- + 14 H+ + 6 e- => 2 Cr3+ + 7 H2O(l)

1,330 V

Cl2(l) + 2 e- => 2 Cl-

1,360 V

Au3+ + 3 e- => Au(s)

1,498 V

332

MnO4- + 8 H+ + 5 e- => Mn2+ + 4 H2O(l)

1,510 V

F2(g) + 2 e- =>2 F-

2,870 V

1. táblázat. A 25 °C-on mérhető elektródpotenciálok Vízből a hidrogént csak azok a fémek képesek redukálni (elektronleadásra késztetni), amelyeknek a standardpotenciálja negatív, vagyis az alkáli- és az alkáliföldfémek, valamint az alumínium. Gyakorlatilag azonban sem az alumínium sem a magnézium nem reagál közönséges körülmények között a vízzel, mert a felületüket összefüggő, védő oxidréteg borítja, mely jelentős aktiválási gátat jelent. Az alkálifémek és az alkáliföldfémek többségének oxidjai, hidroxidjai vízoldékonyak, ezért a reakció végbemegy. A pozitív elektródpotenciálú fémek a hidrogénionokat nem képesek redukálni. Ezek vizes oldatból soha nem fejleszthetnek hidrogéngázt! A vízbontásnál az egyik leggyakrabban használt fém a kálium, melyet kálium-hidroxid (KOH) alakjában adunk a vízhez, ahol az feloldódik a következő reakció szerint: KOH + H2O => K+ + OH- + H2O A pozitív töltésű kálium ion és a negatív töltésű hidroxid ion a nagyon jól szigetelő vizet vezetővé teszi. Az oldatba elektródákat vezetve és azokra feszültséget kapcsolva az elektródák között létrehozzuk a fentebb már leírt villamos erőteret, aminek hatására a vízmolekulák polarizálódnak. De mivel az oldat már ionokat is tartalmaz, ezért redoxi reakciók is lejátszódnak. Nézzük meg az egyes elektródákon lejátszódó folyamatokat.

A katód reakciói A negatív elektródán, azaz a katódon megjelenő elektronok semlegesítik a pozitív töltésű kálium ionokat, amikből a redukció során semleges kálium atomok lesznek: K+ + e- => K A kálium atom reakcióba lép a vízzel, aminek eredményeként a vízmolekula szétszakad hidrogén ionra és hidroxid ionra: K + H2O => K + H+ + OHEzt követően a pozitív töltésű hidrogén ion egy elektront vesz fel a kálium atomtól - oxidálja azt aminek eredményeként a kálium atom pozitív ionná válik, a hidrogén ion pedig semleges hidrogén atommá. K - e- + H+ + OH- => K+ + H + OH333

Mivel a hidrogén atom nagyon reagens, ezért nem marad meg atomi állapotában, hanem egy másik kiszakított hidrogén atommal egyesülve H2 molekulát alkot. Az így kialakult H2 gázok buborékokat formálva a víz felhajtóerejének hatására a víz felszíne felé haladnak, míg a negatív töltésű OHionok a pozitív töltésű anód felé "vándorolnak". Mint látjuk, a kálium az elektron vezetőjeként játszik csak szerepet, a katódról átvezeti az elektront a hidrogén ionhoz, ezáltal katalizálja a vízmolekula szétszakításának folyamatát. De vajon miért nem játszódik le ez a reakció a katalizátor nélkül? Az ok az elektródpotenciálban keresendő. Hasonlítsuk össze a kálium és az oxigén elektródpotenciálját a hidrogénhez képest. Ezt mutatja a következő ábra.

5. ábra. Az oxigén és a kálium elektródpotenciálja a hidrogénhez képest

A 5. ábrán látható, hogy a hidrogénhez képest az oxigén elektródpotenciálja pozitív, a káliumé pedig negatív előjelű. Az elektródákra kapcsolt feszültség révén kialakult E villamos erőtér hatására a hidrogén atom pozitív töltésű protonja H+ a villamos erőtérrel egyező irányban mozdul el - az elektromosan negatívabb potenciálú kálium felé, míg a hidrogén atom elektronja azzal ellentétes irányban, az oxigén felé halad, aminek hatására kialakul az OH- ion. Ugyanezen E villamos erőtér hatására a kálium atom legkülső elektronhéján lévő elektron e- onnét leszakad és a hidrogén felé mozdul el, miközben a kálium atomból pozitív töltésű K+ ion lesz. A kálium felé haladó H+ proton és a hidrogén felé gyorsuló e- elektron egyesülése révén hidrogén atomot kapunk. Amennyiben nincs a vízben katalizátor - jelen esetben kálium, úgy a vízmolekulák hidrogénatomjai a szomszédos vízmolekulák oxigén atomjai felé néznek, s mivel az oxigén standardpotenciálja pozitív, így az oxigén nem készteti elektronleadásra a szomszédos vízmolekula hidrogénjét. Ekkor nem jön létre a hidrogén szétkapcsolódása, azaz disszociációja. Ezért van szükségünk katalizátorra.

334

Az anód reakciói A pozitív elektródán, azaz az anódon a következő reakciók játszódnak le. A katód felől érkező negatív töltésű hidroxid ionok az anódot elérve leadják a felesleges elektronjukat és semleges molekulává válnak. OH- => OH + eKét semleges OH molekula egymással egyesülve vizet hoz létre, miközben felszabadul egy oxigén atom. OH + OH => H2O + O Az oxigén atom a hidrogén atomhoz hasonlóan nagyon reagens, ezért két oxigénatom O2 molekulát alkotva összekapcsolódik. Az így kialakult O2 gázok buborékokat formálva a víz felhajtóerejének hatására a víz felszíne felé haladnak.

Bomlási feszültség A következő ábrán a vízbontó árama látható a feszültség függvényében.

6. ábra. A vízbontó árama a feszültség függvényében

A 6. ábrán látható görbe azt mutatja, hogy egy bizonyos feszültségszint eléréséig nem folyik áram a vízbontóban, így addig a bomlás nem kezdődik el. Ez a bomlási feszültség elméletileg 1,23 V, ezalatt nem indul be az elektrolízis folyamata. A gyakorlatban azonban ez a minimális feszültség magasabb. A gyakorlati és elméleti feszültségszintek közötti különbséget túlfeszültségnek nevezzük, melynek értéke az elektróda anyagától, az elektrolittól és a hőmérséklettől függ. 335

A fentebb ismertetett redoxi reakció beindulásához a gyakorlatban minimum 1,47 V szükséges 25 °C-on. A hőmérséklet változásával azonban ez a feszültség arányosan változik. 60 °C-on ez a feszültség leesik 1,23 V-ra. Ennek a két pontnak az ismeretében felírhatunk egy egyenletet, mely meghatározza a bomlási feszültség értékét a hőmérséklet függvényében. Az egyenes iránytényezője: m = (1,23 - 1,47) / (60 - 25) = -0,006857 Ebből a bomlási feszültség: Ub = m * ( T - 25 ) + 1,47 Példaként mondjuk 73 °C-on a bomlási feszültség: Ub = -0,006857 * ( 73 - 25 ) + 1,47 = 1,14 V A bomlási feszültség utáni görbe meredeksége az ionvezetés mértékétől függ.

Ionvezetés A következő táblázatban a különböző ionok vizes oldatban mért relatív vezetőképességét láthatjuk. Kationok

Relatív vezetőképesség

Anionok

Relatív vezetőképesség

H+

7,0

OH-

4,0

Li+

0,8

Cl-

1,5

Na+

1,0

Br-

1,6

K+

1,5

I-

1,5

Mg++

2,4

NO3-

1,4

Ca++

2,4

acetát

0,8

Zn++

2,1

SO4-

3,2

2. táblázat. A különböző ionok vizes oldatban mért relatív vezetőképessége

Az a gyakran használt kifejezés, hogy az ionok "vándorolnak", nem teljesen fedi a valóságot, mivel az ionok csak nagyon kis utat tesznek meg, egyfajta rezgőmozgást végeznek egyhelyben "állva". Valójában az történik, hogy a hidrogén ion a hozzá legközelebbi vízmolekulával összekapcsolódik és H3O+ iont alkot, majd ez a H3O+ ion a másik oldalán elenged egy hidrogén iont. H+ + H2O => H3O+ => H2O + H+ Ez a hidrogén ion látszólagos mozgását okozza, miközben egyetlen ion sem mozdult el a helyéről, mindössze a kapcsolódások térbeli elhelyezkedése változott meg. Ez a folyamat végighullámzik az egész oldaton a villamos erőtér irányával párhuzamosan.

336

Hogy jobban el tudd képzelni ezt a folyamatot, nézd meg a következő ábrát.

7. ábra. A H+, azaz a H3O+ ion látszólagos "vándorlása" a katód felé Az OH- ion hasonlóképpen "vándorol" az anód felé, azaz a hozzá legközelebbi vízmolekulával összekapcsolódik és H3O2- iont alkot, majd ez a H3O2- ion a másik oldalán elenged egy OH- iont. OH- + H2O => H3O2- => H2O + OHEz a "vándorlás" a villamos erőtér irányával ellentétes irányú. A 2. táblázatban azt látjuk, hogy a H+ ion és az OH- ion jóval "mozgékonyabb", mint a többi ion. Ennek oka az, hogy a többi ion ténylegesen változtatja a helyét, nem csak a kötések változnak a térben. Mivel a vízmolekulák között kell vándorolnia a többi ionnak, pl. a K+ ionnak, ezért nagyobb ellenállást kell leküzdenie, ami végső soron az adott ion vezetőképességének a csökkenéséhez vezet.

Ionkoncentráció Szó volt arról, hogy mikor a KOH-t beleszórjuk a vízbe, akkor az teljes mértékben feloldódik, azaz K+ és OH- ionokra disszociál. Azt gondolhatnánk, hogy minél több KOH van a vízben - tehát minél töményebb az oldat - annál jobb lesz a víz vezetőképessége, hiszen a több ion jobban vezet. Ez azonban csak egy bizonyos koncentrációig igaz, afölött viszont már csökken az oldat vezetőképessége. Ennek oka a következő: A KOH molekulák feloldódva pozitív és negatív töltésű ionokra (K+ és OH-) esnek szét. Amikor még nem kapcsolunk feszültséget az elektródákra, azaz nem hozunk létre villamos erőteret az oldatban, akkor a következő ábrán látható helyzet alakul ki.

337

8. ábra. A vízben feloldódott ionok elhelyezkedése külső villamos erőtér nélkül A pozitív töltésű ion (K+) körül gömbszerűen helyezkednek el mind a negatív (OH-), mind pedig a pozitív ionok. Ezt ion atmoszférának hívjuk. Egyfajta egyensúlyi állapot jön létre, ahol az ionok megfelelő távolságra és viszonylag egyenletesen helyezkednek el egymástól. A helyzet azonban megváltozik, mikor létrehozzuk a villamos erőteret.

338

9. ábra. A vízben oldott ionok egymásra gyakorolt hatása a villamos erőtérben A pozitív töltésű ion (K+) a külső villamos tér hatására balra mozdul el. Az ion atmoszféra az ion mögött "ellazul", míg az ion haladási irányában egy ellentétes irányú erő épül fel a negatív töltésű ionok révén. Ha híg az oldat, akkor egymástól viszonylag távol helyezkednek el a K+ ionok, így azok egymásra és a negatív töltésű OH- ionokra gyakorolt hatása elhanyagolható. Az oldat koncentrációjának növekedésével viszont egyre több K+ ion lesz az oldatban, ami az OHvagyis H3O2- ionokat magához vonzva először segíti azok haladását, utána viszont visszahúzza, ezáltal csökkentve az E villamos tér erejét. A 10. ábrán az erős és a gyenge elektrolitok moláris vezetőképességének változását láthatjuk a koncentráció függvényében.

339

10. ábra. A moláris vezetőképesség változása a koncentráció függvényében erős és gyenge elektrolitoknál

A gyenge elektrolit oldat azt jelenti, hogy az elektrolit csak részben disszociál az ionjaira, míg az erős elektrolit oldatban az elektrolitok teljesen disszociálnak. A KOH erős elektrolit oldatot eredményez, mivel minden KOH molekula szétbomlik K+ és OH- ionokra. Mint látjuk, a moláris vezetőképesség a koncentráció növekedésével a fent leírt hatás következtében mind az erős, mind pedig a gyenge elektrolit oldatokban csökken. Az oldat fajlagos vezetőképességének () értékét a koncentráció (c) függvényében a következő ábra mutatja.

340

11. ábra. Az oldat fajlagos vezetőképességének () értéke a koncentráció (c) függvényében Az elektrolit oldat fajtájától függ, hogy a vezetőképesség milyen koncentrációig növekszik. Ez a növekedés kb. 25 és 40 %-os koncentrációértékeknél fordul át csökkenésbe a különböző savaknál, míg a KOH oldat esetében kb. 4,2 %-os koncentrációnál.

Maradék feszültség Mikor az elektródákról lekapcsoljuk a feszültséget, akkor az elektródákon mérhető feszültség először rohamosan csökken, majd ez a csökkenés lassul, végül pár másodperc elteltével beáll kb. 0,8 V-ra, függetlenül attól, hogy hány voltról kezdett csökkenni. (A lekapcsolás pillanatában természetesen a feszültség meghaladta a minimális 1,47 V-ot, hiszen azt tételezzük fel, hogy előtte az elektrolízis folyamata zajlott.) Ez a 0,8 V-os feszültség azért van jelen, mert a vízmolekulák polarizálódtak és kialakult a fentebb már említett Qk kötött töltés (lásd a 4. ábrát). Az elektrolit oldatban lévő ionok ezeket a töltéseket viszont nem tudják kiegyenlíteni, mert a kritikus 1,23 V-os feszültség alatt az elektrolit ellenállása jelentősen megnövekszik. Azok a töltések, melyek nem tudtak eltávozni az elektródák felületéről, feszültséget hoznak létre. Ezt a feszültséget maradék feszültségnek nevezzük.

Többlemezes elektrolizáló A villamos erőtér hatására a pozitív töltésű K+ ionok a negatív töltésű katód felé vándorolnak, s ott egy, a katód felé egyre sűrűsödő réteget alkotnak.

341

12. ábra. A K+ ionok koncentrációja a katód felé közeledve növekszik Az egyenletesebb ioneloszlás érdekében megtehetjük azt, hogy a két szélső elektródalemez közé további elektróda lemezeket kapcsolunk. Ekkor a K+ ionok az elektrolit oldatban ugyan hasonló görbét mutatnak, de az eloszlásuk sokkal egyenletesebb lesz, azaz az egyes "katódok" mentén kevesebb ion gyülemlik fel.

13. ábra. A K+ ionok koncentrációja több lemez esetén egyenletesebben oszlik el az elektrolit oldatban Ezzel a megoldással nő a felszabaduló gázok mennyisége ugyanakkora áramerősség mellett. Ez azzal magyarázható, hogy a katódtól az anód felé áramló OH- ionok a felesleges elektronjukat már az L2 lemezen leadják, s mivel az L2 lemez nincs összekötve a katóddal, ezért ezek az elektronok nem tudnak egyből a katódra jutni, hanem az L4 anód felé vándorolnak. Az L2 jobb oldala katódként viselkedik, azaz ott hidrogén szabadul fel, míg a baloldala anódként, azaz ott oxigén szabadul fel. Ez a folyamat addig ismétlődik, míg az elektron el nem éri az L4 anódot.

342

Nem lehet akármennyi lemezt a katód és az anód közé tenni, mivel a d távolság növekedésével ugyanakkora feszültség mellett - a villamos erőtér csökken, ami egy bizonyos szint alatt már a hatásfok rovására megy. Ezen kívül a vízmolekulák polarizálódása miatt a köztes lemezeken is kialakulnak a Qk kötött töltések, amik a folyamat ellen hatnak, lévén hogy ezek a Qk töltések szintén rendelkeznek saját, a fő erőtérrel ellentétesen ható erőterekkel. Egy bizonyos lemezszám után ezek a kis erőterek egyre jobban rontják az elektrolízis hatásfokát.

Oldatok vezetőképességének meghatározása Az elektródák között található oldat ellenállását a következő, elektrotechnikában jól ismert képlettel számolhatjuk ki: R=*d/A ahol: R - az oldat ellenállása a két elektróda között ()  - az oldat fajlagos ellenállása ( * cm) d - az elektródák közötti távolság (cm) A - az elektróda felülete (cm2) A fajlagos vezetés () a fajlagos ellenállás reciproka: =1/ ezért: R = d / (A * ) A  értéke viszont nem egy konstans, mint pl. a fémeknél, hanem az oldat koncentrációjának függvényében változik. Ezért az elektrolit oldatok vezetését inkább az oldat molekulavezetésével szokás jellemezni. A molekulavezetés (m) az oldat fajlagos vezetéséből számítható: m =  / c ahol: m - a molekulavezetés (S * cm2 / mol)  - a fajlagos vezetés (S/cm) c - az oldat koncentrációja (mol/cm3 oldat) Az erős és a gyenge elektrolit oldatok esetében különböző módon kell számolni a moláris vezetőképességet. Mivel minket a KOH érdekel, ezért csak az erős elektrolitok molekulavezetésével fogunk foglalkozni.

343

A képletből látszik, hogy a koncentráció (c) növekedésével a molekulavezetés (m) arányosan csökken. Ha a 10. ábrát megnézzük, láthatjuk, hogy az erős elektrolit oldatoknál a nagyon híg oldat kivételével ez a csökkenés lineáris. Az oldat koncentrációja és a molekulavezetés közötti empirikus kapcsolatot a következő képlet fejezi ki:  m = 0 - k *

c

ahol: m - a molekulavezetés (S * cm2/mol) 0 - a végtelen hígítású oldat molekulavezetése (S * cm2/mol) k - az adott oldatra jellemző tapasztalati érték (pl. kKOH = 13037) c - az oldat ionkoncentrációja (mol/cm3) A végtelen hígítású elektrolit oldat molekulavezetése az elektrolitban lévő töltéshordozó ionok ionmozgékonyságának az összege: 0 = IK + IA A következő táblázat néhány ion ionmozgékonyságát mutatja. Kation

IK

Anion

IA

H+

349,7 S * cm2/mol

OH-

200,0 S * cm2/mol

Li+

38,68 S * cm2/mol

F-

55,4 S * cm2/mol

Na+

50,20 S * cm2/mol

Cl-

76,32 S * cm2/mol

K+

68,0 S * cm2/mol

ClO3-

64,0 S * cm2/mol

Rb+

77,8 S * cm2/mol

ClO4-

68,0 S * cm2/mol

Cs+

77,2 S * cm2/mol

Br-

78,4 S * cm2/mol

NH4+

73,7 S * cm2/mol

I-

76,9 S * cm2/mol

3. táblázat. Néhány ion ionmozgékonyságának értéke végtelen híg oldatok esetében 25 °C-on A koncentrációt a következőképpen számítjuk ki: c = mKOH / ( mtKOH * Voldat ) ahol: c - az oldat koncentrációja (mol/cm3) mKOH - a szilárd halmazállapotú KOH tömege (g) mtKOH - a KOH molekulatömege (= 56,1) Voldat - az oldat térfogata (ml) Az oldat térfogatát a következőképpen határozhatjuk meg: Voldat = ( mKOH + mvíz ) / soldat 344

ahol: mvíz - a víz tömege (g). 1 liter víz tömege 1000 g soldat - a KOH oldat sűrűsége (g/cm3) A KOH oldat sűrűsége (soldat) a tömegszázalék függvénye, ezt az értéket pl. a Négyjegyű Függvénytáblázatból kaphatjuk meg. A KOH tömegszázalékát a következőképpen határozhatjuk meg: m% = ( mKOH * 100 ) / ( mKOH + mvíz ) A jobb érthetőség kedvéért nézzünk egy konkrét példát. Tegyük fel, hogy 1 dl (100 g) vízben feloldunk 4,2 g KOH-t. Az oldatba vezetett elektróda magassága h = 2 cm, hosszúsága pedig l = 3 cm. Az elektródák közötti távolság legyen d = 1 mm (0,1 cm). Ekkor az oldat tömegszázaléka: m% = ( mKOH * 100 ) / ( mKOH + mvíz ) m% = (4,2 g * 100 ) / ( 4,2 g + 100 g ) = 4,03 % A Függvénytábla alapján megállapítottuk, hogy a 4,03 %-os KOH oldat sűrűsége: soldat = 1,035 g/cm3. Az oldat térfogata: Voldat = ( mKOH + mvíz ) / soldat Voldat = ( 4,2 g + 100 g ) / 1,035 g/cm3 = 100,67 cm3 = 100,67 ml Az oldat KOH koncentrációja ezek szerint: c = mKOH / ( mtKOH * Voldat ) c = 4,2 g / ( 56,1* 100,67 cm3 ) = 7,4368 * 10-4 mol/cm3 A végtelen hígítású oldat molekulavezetése a 3. táblázat alapján: 0 = IK + IA = H+ + OH0 = 349,7 S * cm2/mol + 200,0 S * cm2/mol = 549,7 S * cm2/mol A 4,03 %-os KOH oldat molekulavezetése pedig:  m = 0 - k *

c

m = 549,7 S * cm2/mol - (13037 *

7,4368 * 10-4 mol/cm3)

m = 194,2 S * cm2/mol Az oldat fajlagos vezetése: = m * c = 194,2 S * cm2/mol * 7,4368 * 10-4 mol/cm3 = 0,144 S/cm Az elektródalemez felülete: A = h * l = 2 cm * 3 cm = 6 cm2 345

Az elektródák közötti ellenállás ekkor: R = d / (A * ) R = 0,1 cm / (6 cm2 * 0,144 S/cm) R = 0,115 1/S = 0,115 

Faraday törvénye Faraday az elektrolízises kísérletei során rájött arra, hogy az oldatból kiváló anyag tömege csak az oldatba vezetett áramerősségtől, az elektrolízis idejétől és az oldatra jellemző állandótól függ. m=k*I*t ahol: m - a felszabadult anyag tömege (g) k - elektrolízis állandó I - az alkalmazott áramerősség (A) t - az elektrolízis időtartama (s) Egy mól z töltésű ion semlegesítéséhez z * 96 485 C töltés szükséges, vagyis az elektrolízishez szükséges töltés egyenesen arányos az elektrolizálandó anyag mennyiségével és töltésével: F = (I * t) / z * n ahol: F - Faraday féle szám (F = 96 485 C/mól) n - az ionok száma z - egy molekula felszabadításához szükséges elektronok száma Ezt a két törvényt egyesítve a következő egyenletet kapjuk: m = (M * I * t) / (z * F) ahol: M - a móltömeg A vízbontás során a kivált anyag gáz halmazállapotú, ezért a fenti képletben a móltömeget behelyettesítve a következő egyenletet kapjuk: V = ( R * T * I * t * 103) / ( F * p * z ) ahol: V - a gáz térfogata (liter) R - Moláris gázállandó (= 8,31432 J/(mól*K)) T - az elektrolit oldat hőmérséklete (K) I - az elektrolit oldatba vezetett áram erőssége (A) t - az elektrolízis időtartama (s) 346

F - Faraday féle szám (F = 96 485 C/mól) p - az elektrolit oldat feletti levegő nyomása (Pa) (A levegő nyomása 1,013 * 105 Pa) z - egy molekula felszabadításához szükséges elektronok száma zH2=2, azaz 2 mól elektron szükséges egy mól hidrogén felszabadításához zO2=4, azaz 4 mól elektron szükséges egy mól oxigén felszabadításához Légköri nyomáson és 25 °C-on a képlet a következőképpen egyszerűsödik: V = ( 8,31432 J/(mól*K) * 298 K* I * t * 103) / ( 96 485 C/mól * 1,013 * 105 * z ) V = 0,000253 * I * t / z Vegyünk egy konkrét példát. Ha a feljebb meghatározott töménységű KOH elektrolit oldatban lévő elektródákra egy 12 V-os akkumulátort kapcsolunk, akkor az áramerősség Ohm törvénye szerint: I=U/R I = 12 V / 0,115  = 104,3 A Ezzel az áramerősséggel egy perc alatt a következő mennyiségű gáz fog termelődni: A katód mentén: VH2 = 0,000253 * I * t / z VH2 = 0,000253 * 104,3 A * 60 / 2 = 0,791 liter Az anód mentén: VO2 = 0,000253 * I * t / z VO2 = 0,000253 * 104,3 A * 60 / 4 = 0,395 liter Az össz gáztermelés tehát: V = VH2 + VO2 = 0,791 liter + 0,395 liter = 1,186 liter

Az elektrolízis hatásfoka A hatásfokot általánosan a rendszer kimenetén megjelenő és a befektetett energia hányadosaként jellemezzük. Az elektrolízis hatásfokát kétféleképpen határozhatjuk meg, egyrészt energetikai szempontból, másrészt pedig a Faraday hatásfokként. energetikai = Eki / Ebe Az elektrolízisnél az energetikai hatásfokot a következő képlettel határozzuk meg: energetikai = ( VH2 * H0 ) / ( Ueff * Ieff * t ) ahol: VH2 - az előállított hidrogén mennyisége (liter) H0 - a hidrogén kalorimetrikus értéke (= 12,745 * 103 J/liter) Ueff - az elektródákra kapcsolt effektív feszültség (V) 347

Ieff - az elektrolizálón átfolyó effektív áramerősség (A) t - az elektrolízis időtartama (s) A Faraday hatásfok meghatározásához a ténylegesen előállított hidrogén mennyiségét el kell osztani a számított elméleti hidrogéngáz mennyiségével: Faraday = VH2 (termelt) / VH2 (számított) ahol: VH2 (termelt) - a termelődő hidrogéngáz lemért mennyisége VH2 (számított) - az elméletileg kiszámított hidrogén mennyisége Egy érdekes momentum, hogy mikor többlemezes elektrolizáló készüléket használunk, akkor a Faraday hatásfok meghaladhatja a 100 %-ot! Az elektrolízis hatásfoka sok tényezőtől függ, például az elektrolit anyagától és koncentrációjától, az alkalmazott elektródák anyagától, méretétől és formájától, az elektrolizáló tartály méretétől és formájától, az elektrolízishez használt áram nagyságától, hullámformájától és frekvenciájától (ha nem egyenáramot használunk), az elektrolízis hőmérsékletétől stb.

Browngáz A Browngáz a di-atomi és mon-atomi hidrogén és oxigéngázok keveréke. A Browngáz legegyszerűbb előállítási módja az elektrolízis, mely az elektromos áram segítségével a vizet hidrogénra és oxigénra bontja. A lebontás pillanatában a hidrogén és oxigén úgynevezett mon-atomi állapotban van, azaz nem kapcsolódnak semmilyen más atomhoz, csak önmagukban vannak, mint H és O. A hagyományos elektrolizálók arra ösztökélik ezeket a mon-atomi hidrogén- és oxigénatomokat, hogy azok di-atomi állapotba menjenek át. A di-atomi állapot azt jelenti, hogy a hidrogénatomok H2 molekulákat, az oxigénatomok pedig O2 molekulákat alkotnak. A di-atomi állapot egy alacsonyabb energiaszintű állapot, s az energiakülönbség hő formájában jelentkezik, mely az elektrolizálót melegíti, s amely így nem elérhető a további felhasználás során. De mi történik akkor, ha a H és O atomok jelentős része nem alakít ki di-atomi molekulakötéseket. A hagyományos elektrolízis endotermikus (hőelnyelő) folyamat. De ha csak kevés di-atomi molekula keletkezik, akkor az elektrolizáló nem melegszik fel, mivel nincs exotermikus (hőkibocsátó) folyamat, mely a buborékok vízre gyakorolt hatásakor jön létre. Ezen kívül az elektrolízis során keletkezett gáz mennyisége is jelentősen megnövekszik, mivel a mon-atomi móltömeg kétszerese a di-atomi móltömegnek ugyanakkora súlyú víztömeg elektrolizálása során.

348

Mi történik ezen mon-atomi gázok elégetése során? Mikor csak H és O ég el, akkor a láng sokkal hidegebb, mivel a lángnak nem kell energiát közölnie a H2 és O2 molekulák szétválasztására. Ha csak a H és O atomok vannak jelen az égés során, akkor csak annyi történik, hogy azok a gázállapotból az 1860-szor sűrűbb folyékony halmazállapotba alakulnak át, vagyis vízzé, s ez csak kevés hőtermeléssel jár. Ez a folyamat viszont vákuumot hoz létre robbanásszerű összeroppanást idézve elő. És ha a H és O atomok egyből vizet formálnak, akkor (4 mól hidrogén és 2 mól oxigén esetén) 442.4 Kcal energiát kapunk, ellentétben a 115.7 Kcal-val, amit 2H2:O2 esetén kapnánk. Ez az extra energia a Browngázoknál furcsa jelenségeket idéz elő, mint például a wolfram nemesítését, melyhez egyébként a nap felszínén található hőmérsékletre lenne szükség. A hagyományos 2H2:O2 lángok nem tudnának ekkora hőt biztosítani. Ez a különleges, magas energiaszintű reakció érdekes hatásokat eredményez, például a Browngáz lángja képes lézerszerű lyukat égetni a fába, fémbe és a porcelánba. Ezen kívül a láng hőmérséklete különböző anyagoknál eltérő. A mon-atomi hidrogénből (H) és mon-atomi oxigénből (O) álló Browngáz lángjával nem kell energiát közölnünk, mivel az atomok már eleve a legegyszerűbb és legmagasabb energiaszintű állapotukban vannak. Ez azt jelenti, hogy a "tökéletes" Browngáz 3.8-szer több hőenergiával rendelkezik, mint a "közönséges" H2 és O2 gázok (442.4 Kcal / 115.7 Kcal). Így "plazma" típusú hőmérsékleteket és hatásokat érhetünk el, mivel a potenciális atomi energia jelen van, még ha nem is jelentkezik hő formájában. A Browngázokról szóló rövid ismertetőt angolul itt olvashatod el. (A teljes szöveget nem fordítottam le, csak a lényegesebb részeket.)

Számítások A következő dinamikus táblázat segítségével meghatározhatod, hogy ha desztillált vízbe adott mennyiségű KOH-t oldasz fel, akkor mekkora lesz az oldat ellenállása, mennyi áram folyik rajta keresztül, mennyi lesz az elméleti gáztermelés stb. A bemeneti adatok a következők: Vvíz - a desztillált víz térfogata literben mKOH - a feloldott KOH mennyisége grammokban A - az elektródalemez elektrolittal érintkező felülete cm2-ben d - az anód és a katód közötti távolság mm-ben. Ha kettőnél több lemezt használsz, akkor a két szélső lemez közötti távolságot jelenti. n - az elektródalemezek száma (minimum kettőnek kell lennie) U - a két szélső elektródára kapcsolt feszültség értéke V-ban T - az elektrolit oldat hőmérséklete °C-ban 349

p - az elektrolit oldat felett lévő levegő nyomása (normál körülmények között 0.1 MPa) t - az elektrolízis időtartama másodpercekben Vvíz= U=

l

mKOH=

g

T=

°C

V

cm2

A= p=

d=

mm

MPa

n= t=

Az elektrolit oldat tömegszázaléka (m%)

0.09 %

Az elektrolit oldat sűrűsége (Soldat)

1 g/cm3

Az elektrolit oldat térfogata (Voldat)

1001 ml

Az elektrolit oldat koncentrációja (c)

0.000017 mol/cm3

Az elektrolit oldat molekulavezetése (m)

494.68 S*cm2/mol

Az elektrolit oldat fajlagos vezetése ()

0.008 S/cm

Az elektródák közötti ellenállás (R)

11.3518 

Az elektroliton átfolyó áram erőssége (I)

0.12 A

Az elektroliton átfolyó áram sűrűsége (j)

0.1294 A/cm2

A katódon elméletileg kiváló H2 gáz (VH2)

0.0009 liter

Az anódon elméletileg kiváló O2 gáz (VO2)

0.0004 liter

Az összesített gáztermelés (VH2 + VO2)

0.0014 liter

Befektetett villamos teljesítmény (Pbe)

0.19 W

db s

4. táblázat. Az elektrolit oldat paraméterei és a fejlődő gázok elméleti mennyisége

A cél az, hogy a lehető legkisebb feszültségen és a lehető legkisebb áram felhasználásával tudjuk előállítani a szükséges mennyiségű hidrogéngázt. A gyakorlatban használt elektrolizálók hatásfoka 50-71% között változik. A következő sorokban különböző, a hagyományos egyenáramú elektrolízistől eltérő elektrolizálási módszerekről olvashatsz.

350

Andrija Puharich a 70-es évek végén az autójával - melynek üzemanyaga víz volt - beutazta Amerikát és Mexikót. Puharich alaposan tanulmányozta a vízbontás lehetőségeit, mivel a legenergiatakarékosabb módszert akarta kifejleszteni - és végül is siker koronázta a fáradozásait. BingoFuel elektrolizáló készülék nagy áramokkal és viszonylag nagy feszültségen bontja a vizet. Kanarev professzor egy olyan elektrolizálót dolgozott ki, melynek segítségével egy köbméter hidrogént mindössze 0.4 kWh energia segítségével állíthatunk elő. Ez 1000%-os hatásfoknövekedést eredményez. Sanley A. Meyer nagyfeszültséget használva bontotta le a vizet hidrogénra és oxigénra. Az általa alkalmazott módszer nagyon jó hatásfokot biztosított, a víz lebontására használt energiának a több százszorosát tudta kinyerni a hidrogén elégetésekor. Horváth István magyar származású feltaláló is kidolgozott egy vízbontási elvet, mely olyan jó hatásfokú volt, hogy a 4000 cm3-es autóját könnyűszerrel, kis energia-befektetéssel tudta vele üzemeltetni. Horváth István előző oldalon ismertetett szabadalmát két évvel később egy újabb szabadalom követte, mely látszólag az előző tökéletesítése volt, bár itt már nem csak az elektrolízist alkalmazta, hanem a radiolízist is.

Andrija Puharich elektrolizáló készüléke

Andrija Puharich a 70-es évek végén az autójával - melynek üzemanyaga víz volt - beutazta Amerikát és Mexikót. Puharich alaposan tanulmányozta a vízbontás lehetőségeit, mivel a legenergiatakarékosabb módszert akarta kifejleszteni - és végül is siker koronázta a fáradozásait.

Elgondolkoztál már azon, hogy mit is kezdhetnél egy régi Hifi készülékkel? Nos, a válasz a következő: használd a víz lebontására. Mint más kutatók, így Puharich is rájött arra, hogy a víz lebontása egy rezonanciafrekvencián rezegtetett összetett hullámforma segítségével megoldható. Egyszerűen csak frekvenciák és azok harmonikusainak sokaságát kell alkalmaznod különböző hullámformákat állítva elő, melyek a vízmolekulát alkotó atomok magjait és elektronjait megrezegtetik. Mindehhez polarizált elektromágneses mezőre van szükség. A hagyományos elektrolízisnél egyenáramot használunk, mely már eleve polarizált, így az anód és katód között kialakult erős elektromágneses mező a vízmolekulákat észak-dél (vagy '+' - '-') irányba állítja és addig húzza a molekulákat alkotó H-O atomokat egymással ellentétes irányba, míg a köztük lévő kötés meg nem szűnik. Ennek a hatásfoka azonban nem túl jó, mindössze 50 - 71 %.

351

Ezt a hatásfokot próbálják meg javítani azok a módszerek, melyeknél az áram "ki-be" kapcsolásával az atomok közötti kötést először széthúzzuk majd pedig ezt a húzást megszüntetjük. Ez molekuláris szinten egyfajta kifáradást eredményez, ahhoz hasonlóan, mint amikor egy fémdarabot hajlítgatunk, míg az el nem törik. Az áramnak ez a "ki-be" kapcsolása azonban nem javítja jelentősen az elektrolízis hatásfokát. Az áttörést néhány különleges frekvencia használata hozta meg, mint például 600 Hz és 42,8 KHz, melynek során a már eleve széthúzott H-O kötésen még csavarunk egyet. Viszont ezt a trükköt nem egy adott frekvencia vagy hullámforma segítségével végezzük el. A H-O kötés jóval képlékenyebb, mint ahogy néhány ember azt gondolja. Ez olyan, mint amikor széthúzunk egy gumiszalagot, így próbálva meg azt elszakítani. Maga a széthúzás önmagában csak akkor működik, ha van elegendő brutális erőnk (mint például a plazma ív esetében), de ez energiapocsékolás. Ha viszont van egy ollónk, amivel a széthúzott gumit elvághatjuk, akkor az jóval kevesebb energiát igényel. Tulajdonképpen ez történik a rezonanciafrekvencián. A kémiai kötéseket először "széthúzzuk" majd "csavarunk" egyet rajtuk, ami azt eredményezi, hogy az atomok polaritása már nem lesz fázisban, ezért az atomok taszítani kezdik egymást. Az atommagok pozitív töltésűek, így azok taszítják egymást, viszont a "viszonylagos pörgési kapcsolataik" és a negatív elektronjaik révén mégis össze tudnak kapcsolódni. Ha megváltoztatjuk ezt a "pörgési kapcsolatot" egy adott frekvenciájú elektromágneses mező segítségével, akkor ezek az atomi kötések megcsavarodnak, és ha még húzzuk is őket, akkor azok nagyon könnyen elszakadnak. Hogyan oldotta ezt meg Andrija Puharich? Ezt tudjuk meg az itt következő szabadalmából (melynek tartalmát a fordítás során kissé megnyirbáltam).

A találmány rövid ismertetése A klasszikus kvantumfizika szerint a vízmolekulának két különböző szögű kötése van, 104° és 109°28'. A jelen találmány olyan módszert ismertet, mely a vízmolekulákat energizálja oly módon, hogy a 104°-os szöget bezáró kötést 109°28'-os tetraéder alakú geometria formává változtatja. Egy elektromos függvénygenerátor (1. részegység) összetett elektromos hullámformát állít elő, mely megfelel a tetraéder alakú vízmolekulák összetett rezonanciafrekvenciáinak. Ez az összetett elektromos hullámforma a vízmolekulákat szétszakítja az azokat alkotó hidrogénra és oxigénra.

A találmány részletes ismertetése 1. rész - A készülék 352

A készülék három részegységből áll: az elektromos függvénygenerátorból, a termodinamikai készülékből és a víztartályból. 1. részegység - Elektromos függvénygenerátor Az eszköz kimeneti jele egy hangfrekvenciás 20 és 200 Hz közötti tartományú jel által modulált 200 és 100 000 Hz közötti vivőhullámból áll. Ennek a kimenő jelnek az impedanciáját (ellenállását) folyamatosan összehasonlítjuk a terheléssel, mely ebben az esetben a 2.részegység, azaz a termodinamikai készülék. Tekintsd meg az 1.ábrát.

1.ábra. Az elektromos függvénygenerátor sematikus rajza (1. részegység) 2. részegység - termodinamikai készülék A termodinamikai készülék fémből és kerámiából készült, mely hengerformájú. A központi üreges elektródát egy nagyobb, cső alakú hengerformájú acélelektróda veszi körül. Ez a két elektróda koaxiális elektródapárt hoz létre, mely az 1. részegység terheléseként szolgál. A központi cső alakú elektróda tartalmazza a vizet és egy porózus, üvegszerű kerámiaszigetelés választja el a külső elektródától. A szigetelő kerámia külső része és a külső elektróda közötti rész az elektrolizálandó vizet tartalmazza. Ez a vízcella a találmány 3. részegysége, mely két hosszú, cső alakú tűzálló üveget tartalmaz, ahogy az a 2. ábrán és a 3. ábrán is látható. A két fémelektróda vízzel érintkező része nikkelötvözettel van bevonva.

353

2. ábra. A találmány sematikus rajza és a termodinamikus eszköz metszete (2. részegység) A koaxiális elektródarendszer anyaga és formája direkt úgy lett kialakítva, hogy a vízmolekulákat energizálhassa az elektrolízis érdekében. A központi elektróda üreges és azt a célt is szolgálja, hogy 3. részegység vízcellájához vezesse a vizet. A központi cső alakú elektróda nikkelötvözettel, porózus kerámiával és üvegcsővel van bevonva a teteje kivételével, mely a második elektródára néz. A külső henger alakú elektróda hővezető acélötvözetből készült és a külső részén bordákkal van ellátva. A külső elektróda belső fele nikkelötvözettel van bevonva. A központi és a külső elektróda elektromosan össze vannak kötve a külső elektróda kupolaalakú meghosszabbításával, mely a két elektródát a hidrogén ismert kioltási távolságán tartja egymástól. Nézd meg a 2. ábrán, mely a 2. részegységet illusztrálja. 3. részegység - Vízcella A vízcella a 2. részegység felső felében található. Ezt már leírtuk a 2. részegység tárgyalásakor. A felnagyított rajzát a 3. ábrán láthatjuk. A 3. részegység vízből és üvegcsőből áll, mely a 2. részegységben található.

354

3. ábra. A 3. részegység metszete A gyakorlatban elkészített készülék a következőket tartalmazza: A - Víztartályt, sótartályt és/vagy sót B - Mikroprocesszoros vagy más vezérlővel ellátott vízbefecskendező rendszert, melyet a következő paraméterek irányítanak: Vivőhullám frekvenciája Áram Feszültség A cella vizének RC relaxációs időállandója A víz atomi mágneses relaxációs állandója A hidrogén égési hőmérséklete A vivőhullám formája A belsőégésű motor percenkénti fordulatszáma A gyújtást vezérlő rendszer A hűtendő terület hőmérséklete C - Elektromos gyújtórendszert a keletkezett hidrogén begyújtására A 3. részegység fontos részeit képezik a cső alakú üvegszerű anyag, a cella falának geometriája és a cellában lévő vízmolekulák geometriai formája. A találmány fontos részét képezik még a vízmolekulák tetraéder formájának a manipulálása, melyről a továbbiakban fogunk beszélni. A molekula különböző részei az elektronok segítségével kapcsolódnak össze. Az egyik lehetséges kötés a kovalens kötés, mely az elektronok megosztott birtoklásával jön létre. A hidrogénmolekula (H2) alkotja a lehető legkisebb kovalens kötést. (lásd a 4. ábrát)

355

4. ábra. A hidrogén kovalens kötése A hidrogéngáz molekulája úgy alakul ki, hogy az 1s elektronok egymást átfedve egy párat alkotnak. Egy új molekuláris pálya alakul ki, mint azt a 4. ábrán is láthatjuk. A kovalens kötésnél az atommagok elektronokra gyakorolt vonzó hatása tartja össze az atomokat. A kovalens kötésnek iránya van. Az elektronok pályája megváltoztathatja az alakját és az irányát, mikor az atom egy molekula részévé válik. Mikor egy molekulában két vagy több kovalens kötés van jelen, a molekuláris geometriát a központi atom körüli kötések szögei határozzák meg. A legkülső elektronpályán lévő szabad elektron(ok) alapvető hatással vannak a molekula geometriai formájára. A vízmolekula jól demonstrálja ezt az elvet. Az oxigén egymagában a következő elektronpálya szerkezettel rendelkezik: 1s2 2s2 2p2x 2p1y 2p1z A vízben a hidrogénok 1s elektronjai az oxigén 2py és 2pz elektronjaival kapcsolódnak össze. Mivel a p elektronpályák derékszöget zárnak be egymással (lásd a 4a. ábrát), így 90°-os kötési szöget feltételezhetnénk. Ugyanakkor a kísérletek azt bizonyították, hogy a kötés szöge 104°. Elméletileg ezt a hibrid pályákon lévő szabad elektronokkal magyarázzák.

4a. ábra. A hidrogénkötés szöge A kombinált vagy más néven hibrid elektronpályák akkor alakulnak ki, mikor a 2s pályán lévő elektronokat gerjesztjük s azok az alaphelyzetből a 2p elektronpálya energetikai szintjére jutnak. Az új hibrideket sp3-nak nevezzük, mivel azok egy s és három p pályából állnak. (lásd a 4b. ábrát)

356

4b. ábra. A hibrid és nem hibrid pályák A hibrid sp3 pályák a térben a központi atomtól kiindulva a négy csúcs felé tetraéder formát vesznek fel. Ha a pályák egyenlők, akkor a kötések szögei a tetraéder geometriájára jellemző 109°28'-os szöget vesznek fel. A víz esetében két pályát szabad elektronok foglalnak el. (lásd a 4c. ábrát)

4c. ábra. A metán- , ammónia- és vízmolekula geometriája Ez a két szabad elektron, mely egy atommag körül kering, nagyobb taszító hatással rendelkezik, mintha két különböző atommag körül keringenének. Ez 109°-nál nagyobbra növeli a szabadelektronok pályája közötti szöget, mely viszont összébb nyomja a kötött elektronok pályáját 104°-ra. Az ammónia (NH3) esetében, ahol csak egy szabadelektron van, a taszítás nem olyan nagy és a kötések szöge 107°. A szén a hidrogénnal rendszerint tetraéder alakzatot formál, így alakítva ki

357

a legegyszerűbb gázt, a metánt (CH4) (lásd a 4c. ábrát és a 8.ábrát). A szabadelektronok taszítása hatással van a töltéseloszlásra és meghatározza a kovalens kötés polaritását is. Ennek a szabadalomnak az az újítása, hogy a vízmolekulák energiaszintjét manipuláljuk elektronikus eszközökkel úgy, hogy a vízmolekulákat átalakítjuk tetraéder alakúra. A következőkben ezt mutatjuk be.

2. rész - Elektrodinamika (tiszta víz) A tiszta vízben történő reakciók arányát és idejét, az 1., 2. és 3. részegység elektrodinamikáját és azok együttműködését fogjuk itt ismertetni. A sósvízben lejátszódó reakciókat a 3. részben fogjuk tárgyalni. Az 1. részegység kimenete automatikusan követi az itt felsorolásra kerülő hét reakcióállapotot ("A" - "F") azáltal, hogy változtatjuk a rezonanciafrekvenciát, hullámformát, áramerősséget, feszültséget és impedanciát. Nem szükséges mind a hét reakcióállapot a rendszer gyakorlati alkalmazása során, de itt megemlítjük őket a teljesség kedvéért. Ez a hét reakcióállapot csak a tiszta víz elektrolízise esetén van jelen. "A" ÁLLAPOT A 2. részegység 1. részegységgel való száraz töltése Ahhoz, hogy az új rendszer beinduljon, az 1. részegység kimenetét rákötjük a 2. részegység elektródáira úgy, hogy még nincs víz a 3. részegységben. Ekkor a következő elektromos paramétereket figyelhetjük meg: A kimeneti áram (I) értéke (száraz) terhelésnél: 0 - 25 mA A kimeneti feszültség (E) értéke (száraz) terhelésnél: 0 - 250 V (váltófeszültség) Nincs torzulás az amplitúdó modulált (AM) jelben vagy a szinuszos vivőhullámban, melynek frekvenciája fc' 59 748 Hz és 66 221 Hz közötti tartományban mozog. Ennek átlagértéke fcátl = 62 985 Hz. A vivőhullám fc frekvenciája a kimeneti teljesítmény függvényében változik oly módon, hogy az áram növekedésével a frekvencia csökken. Az AM hullámformát az 5. ábrán láthatjuk.

358

5. ábra. Amplitúdó modulált vivőhullám Itt jegyezzük meg, hogy az elektromos függvénygenerátor automatikus erősítésszabályozással van ellátva, mely az AM értékét 0 %-ról 100 %-ra, majd 100 %-ról 0 %-ra változtatja egyenlő arányban minden 3 másodpercben. Ez a 3 másodperces ciklus megegyezik a 3. részegységben lévő víz atomi szintű pörgés relaxációs idejével (tau/sec). Ennek a hatását a későbbiekben még részletesebben megtárgyaljuk. Összefoglalva, a következő dolgokat figyelhetjük meg száraztöltésnél: Az 1. részegység integritását A 2. és 3. részegység koaxiális elektródáinak és az üvegszerű kerámiának az integritását Az elektródák és a kerámiafelületek elektrosztatikus tisztítását

"B" ÁLLAPOT Az 1. 2. és 3. részegység kezdő műveletei, miután a készüléket tiszta vízzel feltöltöttük. Nincs jelentős elektrolízis a "B" állapotban. - Az 1. részegység kimeneti szinusz hulláma fodrozódó négyszöghullám formáját veszi fel a víz RC állandójának a változásakor. - Ezen kívül, a 3. részegységben a víz polarizációjának hatására egy "nyílt áramkörös" reverzálható (visszafordítható) küszöbhatás jelentkezik, mely félhullámos egyenirányításhoz és pozitív unipoláris (egysarkú, egypólusú) impulzusok megjelenéséhez vezet. - A 2. részegységben elkezdődik az elektródák polarizálódása, mely az igazi elektrolízis "előjátéka". Ennek bizonyítéka a hidrogén és oxigéngázok buborék formájában történő megjelenése. A fodrozódó négyszöghullámok megjelenése. 1. fázis. Az "A" állapotú száraztöltés végén az 1. részegység kimenete a következő értéket veszi fel: I = 1 mA, E = 24 V (VF), fc = 66 234 Hz.

359

2. fázis. Ezt követően vizet csepegtetünk a 3. részegység vízcellájába, míg a vízszint el nem éri a központi elektróda "1" tetejét (lásd a 3. ábrát), elfedi azt, majd a felső külső elektróda "2" belső felületével érintkezik. Amint a két elektródát összekötöttük a vízzel, a következő eseménysor játszódik le: 3. fázis. fc leesik 66 234 Hz-ről 1272 Hz és 1848 Hz közötti értékre. Az áram és a feszültség szintén leesik és elkezd pulzálni a víz atomi szintű pörgés relaxációs idejével  = 3.0 sec. Az atomi szintű pörgésrelaxáció jelenlétét az oszcilloszkóp X-Y tengelyén mért hiszterézises görbe bizonyítja. I = 0 és 0,2 mA értékek között hullámzó  ciklus E = 4,3 és 4,8 V (VF) értékek között hullámzó  ciklus A szinuszos vivőhullám átalakul fodrozódó négyszöghullámmá, melynek periódusa a víz RC állandójával egyezik meg. Az is megfigyelhető, hogy a négyszöghullám magasabb harmonikusai is jelen vannak (lásd a 6. ábrát).

6. ábra. Fodrozódó négyszöghullám A fodrozódó négyszöghullám megjelenésével a 3. részegységet borító üveglapon lecsapódó páraként a hidrolízis küszöbe észlelhető (de csak gyengén), melyet kis nagyítású mikroszkópban meg is láthatunk. 4. fázis. A víz RC állandójának megváltozását egy másik hatás is követi, vagyis a vivőhullám félhullámmá történő egyenirányítása. Ez a külső elektródánál a vízmolekulák tetraéder formájú magas szintű polarizációjára utal. A már említett fodrozódó négyszöghullámok és a kis mennyiségű pára megjelenésén kívül a reverzibilis hidrolízis küszöb jelenléte is megfigyelhető. Ezt egy, az 1. és 2. részegységek közötti nyílt áramkörrel tesztelhetjük, vagyis amikor nem folyik áram az elektródákon keresztül. Ezt úgy érhetjük el, hogy a két elektróda között a vízszintet lecsökkentjük vagy megszakítjuk az áramkört az 1. és 2. részegységek között, miközben az 1. részegység be van kapcsolva és oszcillál. A nyílt áramkör létrehozását követően azonnal megfigyelhetjük a következő hatásokat: (a) Az fc vivőhullám frekvenciája a 4. fázisból 1272 Hz-re ugrik, majd 1848 Hz-re, végül pedig 6128 Hz-re változik. (b) A multiméterrel mért áram és a feszültség nullára esik, de az oszcilloszkóp továbbra is mutatja a csúcstól csúcsig (p-p) mért feszültség jelenlétét, a hullámforma pedig egy érdekes dolgot mutat. A fodrozódó négyszöghullámok eltűnnek és a helyükre unipoláris impulzusok lépnek (lásd a 6a. ábrát). 360

6a. ábra. Unipoláris impulzusok Az unipoláris impulzus frekvenciája körülbelül 5000 Hz-en stabilizálódik. Az unipoláris impulzusok feszültsége 0 és 1.3 volt között változik 3.0 másodperces -val. Tehát a vízmolekulák feltöltődnek és kisülnek a rájuk jellemző 0,0002 másodperces RC időállandó frekvenciáján. Itt meg kell említenünk, hogy a tiszta víznek nagy a dielektromos állandója, ez teszi lehetővé az imént leírt jelenséget. A feszültség pulzáló amplitúdómodulációját a hidrogén nukleáris pörgés relaxációs ideje határozza meg, ahol  = 3.0 sec. A pozitív impulzuscsúcsokat negatív utófeszültség követi. Ezek az impulzusformák megegyeznek minden idegrendszerrel rendelkező élőlény klasszikus idegi impulzusaival. 5. fázis. Az elektrolízis reverzibilis küszöbhatását csak mellékesen említettük meg, mivel ez a 2. részegység elektródáin megjelenő hatásokat tükrözi. A "B" állapotban megjelenő legfontosabb hatás az, hogy az elektródák polarizálódnak. Ezt kiterjedt kísérletekkel ellenőriztük különböző folyadékok esetében és azt kaptuk, hogy a külső elektróda belső felülete (lásd a 3. ábrán a "3" jelet) negatív töltésű lesz. (lásd még a 7. ábrát)

361

7. ábra. Ioneloszlás a negatív elektródánál.

Az elektródák polarizációs hatásai a 2. és 3. részegységek közötti illesztésnél. Az 1. részegység  ciklusidejű meghajtó impulzusaival - melyek az elektródák polarizációját okozzák - egyidőben a 3. részegységnél is van egy olyan tevékenység, mely energizálja és belépteti a vízmolekulákat egy magasabb energetikai szintre. Ez a 104°-os kötési szöget 109°28'-os tetraéder alakú kötéssé alakítja (lásd a 8. ábrát).

8.ábra. A víz tetraéder alakú kötéspályái Ez az elektromos pumpáló hatás a legfontosabb dolog és ennek a találmánynak az újdonságát tükrözi számos okból kifolyólag. Először is, a vízmolekulák tetraéder formába történő átalakítása lecsökkenti azok stabilitását, ezáltal fogékonnyá téve azokat a rezonanciafrekvencián vagy frekvenciákon történő lebontásra. Másodszor, a vízmolekulák polarizációjának növelésével az oxigénnel összekapcsolódó S- szabadelektronokat elektromosan még negatívabbá tesszük, a gyenge S+ hidrogénatomokat pedig pozitívabbá. (lásd a 9. ábrát)

362

9.ábra. A vízmolekulák illusztrációja Mint majd bemutatjuk, a külső elektróda negatívabbá válása a belső elektróda pozitívabbá válását eredményezi. Amint a tetraéder alakú vízmolekula polaritása növekszik, a tetraéder két S+ csúcsa és a negatívan töltött elektróda felületén lévő Helmholtz réteg között taszítóerő jelentkezik (lásd a 7. ábrát). Ez a hatás a vízmolekulákat "beállítja" a mezőben, mely a vízbontásnál katalizáló szerepet tölt be, így növelve az oxigénatomok kiválását a vízmolekulákból, s mindezt a lehető legalacsonyabb energiaszinten. A 10. ábrán megtekinthetjük, hogyan működik a "beállítási tényező".

10. ábra. A hidrogén jóddal történő összeütközésének termékeny és terméketlen összeütközése A "B" állapot végén a feltételek megértek a víz nagyon jó hatásfokú elektrolízisére.

"C" ÁLLAPOT A 109°28'-os tetraéderalakú vízmolekulák létrehozása a "C" állapotban történik azáltal, hogy a vizet energizáljuk és polarizáljuk az összetett hullámformák frekvenciáinak generálásával. A "B" állapot 3. fázisában az áramot (automatikusan) I = 1 mA-ra, a feszültséget pedig E = 22 V (VF) -ra állítjuk, ami azt eredményezi, hogy a fodrozódó négyszögjel-impulzusok helyére fodrozódó fűrészfogjel lép. A vivőhullám alapfrekvenciája fc = 3980 Hz lesz. Ez a hullámforma most automatikusan átalakul a víz optimális hatásfokú elektrolíziséhez szükséges formájúvá, amint azt a 11. ábrán láthatjuk.

363

11. ábra. Az optimális hatásfokot biztosító hullámforma A 11. ábrán az alap vivőfrekvencia fc = 3980 Hz, annak modulációs harmonikusai pedig a következők: 1. harmonikus: 7 960 Hz 2. harmonikus: 15 920 Hz 3. harmonikus: 31 840 Hz 4. harmonikus: 63 690 Hz Azt gondoljuk, hogy a 4. harmonikus hatására a vízmolekulák tetraédereinek mind a négy csúcsa a megfigyelt négy harmonikus frekvencia egyikével rezonál. Azt is gondoljuk, hogy a külső elektróda kombinált negatív taszító ereje a most ismertetett rezonanciafrekvenciákkal együttműködve bontja le a vizet hidrogén- és oxigéngázokra. Ezt a következtetést a kisnagyítású mikroszkóppal végzett megfigyelésekből vontuk le. A hidrogénbuborékok az elektróda szélén "4" (lásd a 3. ábrán) kezdtek megjelenni. Ezt követően a buborékok egy nagyon rendezett módon, gyöngylánc szerűen és centripetálisan (mint a kerék küllői) kezdtek a központi elektróda "1" (lásd a 3. ábrán) felé áramolni. A 12. ábrán ezt a jelenséget láthatjuk felülnézetből.

12. ábra. A hidrogéngázok láncszemformációja Az 1.részegység kimeneti jelének csökkentésével a víz elektrolízisének küszöbértéke - amit a 3. részegység tetejére helyezett üveglapon megjelenő kis páracseppek megjelenése jelez - a következő: I = 10 mA, E = 10 V, P = 100 mW Alkalmanként ez a küszöbérték lecsökkenhet a következő értékre: I = 1 mA, E = 2.6 V, P = 2.6 mW

364

Ez a "C" állapotú hidrolízis küszöb nem figyelhető meg közvetlenül a vízben, mivel még nincs buborékképződés. Ezért kell üveglapot helyezni a vízcella tetejére, amin lecsapódnak a keletkezett gázok.

"D" ÁLLAPOT A hatékony elektrolízis folyamata a "D" állapotban lelassul, mivel egyfajta akadálypotenciál alakul ki, mely leblokkolja az elektrolízist - az alkalmazott teljesítménytől függetlenül. Egy tipikus kísérlettel mutatjuk be az akadályhatás kialakulásának problémáját. Az 1., 2. és 3.részegység a következő paraméterekkel rendelkezik: I = 1 mA, E = 11,2 V, P = 11,2 mW Ezzel a teljesítménnyel körülbelül 0,1 cm3/perc hidrogéngázt termelhetünk 1 atmoszféra nyomásnál és 289 K (16°C) hőmérsékleten. Az is megfigyelhető, hogy az fc 2978 Hz-ről 6474 Hz-re növekedik 27 perc alatt. Az áram és a feszültség szintén növekedett az idő múlásával. A 27. percben az akadályhatás leállította az elektrolízist. Ezt mutatja be a 13. ábra.

365

13. ábra. Az akadályhatás kialakulása és annak megszüntetése a 2. és 3. részegységek mechanikai megcsapolásával

"E" ÁLLAPOT Az akadályhatás anatómiája. Terület "A": A hidrolízis aktív és hatékony Terület "B": Az akadályhatást előidézhetjük azzal, hogy az ujjunkkal hozzáérünk az elektrolizálóhoz, de spontán módon is előidéződik egy bizonyos idő elteltével. - (a) fázis. Az áram 1 mA-ről 30 mA-ra nő, a feszültség pedig 22 V-ról 2,5 V-ra esik. - (b) fázis. Ha a 2. részegységhez hozzáérünk, akkor a folyamat megfordulhat a következő módon: Az áram 30 mA-ről 10 mA-re esik, a feszültség pedig 5 V-ról fellövell 250 V-ra . Az (a) és (b) fázis alatt a hidrolízis teljesen leáll. Mikroszkóppal megfigyelhetjük, hogy a külső elektróda belső felülete vastagon be van vonva hidrogénbuborékokkal. Ennek az az oka, hogy a hidrogéngáz buborékok csapdába estek az elektromosan szigorított rétegnél, mivel a vízmolekulák tetraéderei úgy fordultak el, hogy az S+ hidrogéncsúcsok beléptek a Helmholtz rétegbe és az elektróda elektromosan negatív töltése elnyelte őket. Ez az S- szabadelektron csúcsokat az elektromosan szigorított réteg felé fordítja. Ez a folyamat viszont megköti az újonnan kialakuló H+ ionokat, ami leblokkolja a reakciót. (lásd a 7.ábrát) H+ + H+ + 2e- => H2 (gáz)

"F" ÁLLAPOT Terület "C": Úgy találtuk, hogy az akadályhatást viszonylag egyszerűen feloldhatjuk. (a) Az 1. részegységből a 2. részegységbe menő elektródákat meg kell fordítani és/vagy (b) Mechanikailag meg kell csapolni a 3. részegység celláját T/2 = 1,5 sec/csapolás sebességgel. Ezek a hatások a 12. ábrán lettek bemutatva és a következő módon módosította az akadály potenciálját: E = 250 V-ról leesik 4 V-ra, az áram 10 mA-ről leesik 1 mA-ra, a teljesítmény pedig 4 mW (a végső stádiumban). Az akadályhatás feloldásával az elektrolízis újraindul, amit az újból kialakuló buborékok jeleznek. Az akadályhatás problémáját a gyakorlatban a tiszta víz nagy dielektromos állandójának csökkentésével lehet megoldani, azaz só vagy lúg (NaCl, KOH stb.) hozzáadásával. Ez megnöveli a víz vezetőképességét. Az optimális hatásfok elérése érdekében azonban a sótartalom ne haladja meg a tengervíz sótartalmát, azaz 0,9%-ot. A 3. részből megértjük majd, hogy a vízoldat nem tiszta víz.

3. rész - Termodinamika (sós víz) Bevezetés (mostantól kezdve a víz szó alatt a sós vizet értjük). 366

Az 1., 2. és 3. részegység gyakorlati alkalmazását ebben a részben tárgyaljuk. A kémiai reakciókban a résztvevő atomok új kötéseket hoznak létre, melyek eltérő elektromos konfigurációkkal rendelkeznek. Az energia-kibocsátó reakciókat exergonikusnak nevezzük, mivel az eredményül kapott kémiai kötéseknek kevesebb az energiatartalmuk, mint a reakcióban résztvevő elemeknek. Az energia-kibocsátás leggyakrabban hő formájában történik. Az energiamegmaradás törvényének értelmében energiát, akárcsak anyagot nem lehet se létrehozni, se megsemmisíteni. A kémiai reakció során kibocsátott hő plusz a termék alacsonyabb energiaszintje egyenlő a reakcióban résztvevő elemek energiatartalmával. A hidrogén elégetése, melynek során kialakul a víz, nagyon gyors folyamat. 2H2 + O2 => 2H2O - H 68,315 Kcal/mól (ez enthalpia, vagyis az állandó nyomáson megjelenő égéshő) A vízmolekulák kémiai kötésének alacsonyabb az energiaszintje, mint a hidrogén- és oxigéngázoknak. A magas energiaszintű molekulák öröklötten instabilak. A 14a. ábrán a hidrogén- és oxigéngázok egyesülését láthatjuk, miközben hőt bocsátanak ki és újból vizet alkotnak.

14a. ábra. Exergonikus reakció. A reakció termékének alacsonyabb a potenciális energiája, mint a reakcióban résztvevő elemeknek, ezért energia szabadul fel A 14b. ábra a víz elektrolízis során történő hidrogénra és oxigénra bontásakor keletkező endergonikus reakciót mutatja. Figyeljük meg, hogy a két reakció energiaszintje között potenciálkülönbség van.

367

14b. ábra. Endergonikus reakció. A reakció termékének magasabb a potenciális energiája, mint a reakcióban résztvevő elemeknek, ezért energiafogyasztás lép fel A 14c. ábra bemutatja, hogy ez a potenciális energia két komponensből áll. A nettó felszabaduló energiát Gibbs függvénynek, azaz G-nek nevezzük, a reakció (égés) beindításához szükséges energiát pedig aktiválási energiának nevezzük. A kettő összege a teljes felszabadult energia.

14c. ábra. Exergonikus reakció. Az aktiválási energia olyan akadály, amin túl kell haladni a reakció folytatása érdekében. Ez az energia "szikra" formájában érkezik, ami beindítja az égést. A Gibbs függvény a H entalpia és S entrópia függvénye. G = H-T S (ahol T a termodinamikus hőmérséklet) Az elektrokémiai cella állandó hőmérsékleten és nyomáson reverzibilis módon működik, az elektromos vagy nettó munka így: G = -We Ahhoz, hogy ez a folyamat reverzibilis lehessen, egy nyitott áramkörre van szükségünk, amelyben nem folyik áram és az elektródák közötti E potenciálkülönbség: G = -z * F * E ahol: F - a Faraday állandó, mely az Avogadro féle szám (NA = 6,022045 * 1023/ mól) és az elektron töltésének e = 1,602 189 * 10-19 C szorzata z - az átvitt elektronok száma. Az elektrolízis hatásfoka elérheti a 100 %-ot is, mivel optimális működési feltételek mellett, az elektrolízis során elméletileg elérhető maximális hatásfok az energia-bemenet 120 %-a lehet. Ennek a fizikai alapja a következő. Az elektrolízis energetikai hatásfokát a következőképpen határozhatjuk meg: Az energia hatásfoka az elektrolízis terméke során felszabadult energia és a hatékony elektrolízishez szükséges energia aránya. Vegyük a következő folyamatot: H2 (gáz) + (1/2)O2 (gáz) => H2O (folyadék) A folyamat által normál körülmények mellett (ahol: (1) az atmoszférikus nyomás 760 higanymilliméter és (2) a hőmérséklet = 298,16 K = 25 °C = 77 °F) felszabadított energia 68,315 368

Kcal és számszerűleg egyenlő az entalpikus változással (H). Ugyanakkor állandó hőmérsékleten és nyomáson a minimálisan szükséges energia egyenlő a Gibbs féle energiacserével (G). A termodinamika első és második törvénye izotermikus változások esetén: G = H - T * S ahol: S - a reakció során fellépő entrópia változást jelöli. A Gibbs féle szabad energiaváltozás kapcsolatban áll az elektrolízishez szükséges feszültséggel (E). Faraday egyenlete szerint: E = (G / 23,06 * n) Volt ahol: G - Kcal/mól-ban van megadva, n - az egy mól elektrolizálandó vízben lévő elektronok száma, számszerű értéke 2. Atmoszférikus nyomásnál és 300 K hőmérsékleten H = 68,315 Kcal/mól H2O és G = 56,62 Kcal/mól H2O. Ebből következik, hogy az elektrolízis hatásfoka 300 K hőmérsékleten körülbelül 120 %. H / G = 68,315 / 56,62 = 120 % Amikor H2 és O2 gázokat hozunk létre az elektrolízis során, az elektrolizáló tartálynak el kell nyelnie a környezet hőjét, csak így maradhat a folyamat állandó hőmérsékleten. Ez az elektrolízis során létrejövő környezeti hőelnyelés a végső válasz az energiaátalakulás hatásfokára, melynek értéke egynél nagyobb. A jelen találmány hatásfokát a következőkben tárgyaljuk.

4. rész - Termodinamikai hatásfok A tudományos számítások elveit használjuk fel, melyek a rendszer teljes energiafelhasználásának (bemenet) és a rendszerből kinyert teljes energia vagy munka (kimenet) pontos mérésein alapulnak.  = Ekimenet / Ebemenet <= 1. Az 1. részegység energia kimenete váltakozó áram, mely egy nagyon nemlineáris terhelésre, azaz a vízoldatra csatlakozik. Ez a váltóáram generátor (1. részegység) úgy lett tervezve, hogy a csúcsterhelésnél van rezonanciában és a vektordiagramok azt mutatják, hogy a kapacitív reaktancia és az induktív reaktancia majdnem 180°-os fáziseltolásban van egymással. Ezek szerint a kimeneti teljesítmény reaktív, az energiaveszteség pedig nagyon kicsi. A most ismertetésre kerülő kísérletben a hangsúly azon volt, hogy minimális bemenő energia mellett maximális legyen a gáztermelés. A 2. és 3. részegységek által felhasznált energia legpontosabb mérését a P teljesítmény wattokban történő megmérésével érhetjük el. azaz a 2. részegységen megmért átlagfeszültség négyzetgyökének

369

és a rendszerben folyó átlagáram négyzetgyökének a mérésével. A nagy hatásfokú hidrolízis kísérletek során, melyeknél a vízben 0,9 % = 0,1540 mól koncentrációjú sóoldat volt, a következő eredményeket kaptuk: Az áram négyzetgyöke I = 25 mA - 38 mA (0,025A-0,038A) A feszültség négyzetgyöke E = 4 V-2,6 V Az áram és a feszültség arányai sok mindentől függnek, például a központi és a külső elektródák közötti távolságtól, a víz dielektromos tulajdonságaitól, a víz vezetőképességétől, az izotermikus feltételektől, a felhasznált anyagoktól stb. A fentebb látható áram- és feszültségértékek ezen különböző feltételek paramétereinek a kombinációi. Az áram négyzetgyökének és a feszültség négyzetgyökének a szorzata a wattban mért teljesítmény P. P = I * E = 25 mA * 4,0 V = 100 mW (0,1 W) P = I * E = 38 mA * 2,6 V = 98,8 mW (0,0988 W) Ezen a teljesítményszinten a rendszer rezonanciafrekvenciája 600 Hz ± 5 Hz. A hullámforma harmonikustartalmát oszcilloszkóppal, az atomi mágneses relaxációs időt pedig egy X-Y oszcilloszkópon figyeltük meg. Az összes kísérlet során az 1., 2. és 3. részegységeknél alkalmazott teljesítmény 98,8 mW és 100 mW közötti tartományban volt. Az SI mértékegység rendszerben 1 wattmásodperc (Ws) pontosan egy Joule-lal (J) egyenlő. A rendszer energia kimenete a két gáz, hidrogén (H2) és oxigén (1/2 O2), melynek mennyiségét két különböző laboratóriumban is megmértük. A H2 és 1/2 O2 gázok térfogata normális nyomás és hőmérsékletviszonyok mellet lett megmérve cm3/perc-ben, akárcsak a többi előforduló gáz tartalma, mint például a levegő oxigén, nitrogén, argon, szén-monoxid, szén-dioxid, vízpára stb. tartalma.

5. rész - A folyékony halmazállapotú víz endergonikus lebontása A folyékony halmazállapotú (sós)víz endergonikus lebontásának termodinamikai hatásfoka 754 750 higanymilliméteres nyomáson és 25 °C = 77 °F = 298.16 K hőmérsékleten a következő reakció alapján lett meghatározva: H2O(folyadék) => H2 (gáz) + 1/2 O2 (gáz) + G 56,620 Kcal/mól Mint már korábban említettük, G a Gibbs függvény (lásd a 14b. ábrát). A Kcal átalakítása Joule-ba a következő egyenlet alapján történik: 1 Kcal = 4,1868 J. G = 56,620 Kcal * 4,1868 J = 236,954 J/mól H2O (folyadék) (ahol 1 mól = 18 gms). G az a szabadenergia, ami a H2O-ból történő H2 és 1/2 O2 előállításához szükséges.

370

A számítások egyszerűsítéséhez az 1 cm3 H2O-ból előállított H2 és 1/2 O2 gázok termeléséhez szükséges energiát is meghatároztuk. V = 22,400 cm3 gáz van 1 mól H2O-ban. Ezért: G / V = 236,954 J / 22,400 cm3 = 10,5783 J/cm3 1 cm3 H2O gáz folyékony vízből történő felszabadításához, ahol H2 = 0,666 térfogatrész és 1/2 O2 = 0,333 térfogatrész, a szükséges elektromos energiát a következőképpen tudjuk meghatározni. Mivel P = 1 Ws = 1 Joule, és V = 1,0 cm3 gáz = 10,5783 Joule, így: P * V = 1 J * 10,5783 J = 10,5783 J = 10,5783 Ws Mivel a 30 percig tartó kísérlethez 100 mW (0,1 W) teljesítményt használtunk fel, az ideális (100 %-os hatásfokú) gáztermelés: 0,1 Ws * 60 sec * 30 min = 180,00 Joule (30 perc alatt) A teljes gáztermelés ideális 100 %-os hatásfoknál: 180,00 J / 10,5783 J/cm3 = 17,01 cm3 H2O (gáz) A 17,01 cm3 H2O gázban lévő hidrogén mennyisége: 17,01 cm3 H2O(g)*0,666 H2(g) = 11,329 cm3 H2 (g) 17,01 cm3 H2O(g)*0,333 1/2 O2(g) = 5,681 cm3 1/2 O2 (g) A mért tényleges gáztermelés a következő volt: Mért átlag = 10,80 cm3 H2 (g) Mért átlag = 5,40 cm3 1/2 O2 (g) Teljes átlag = 16,20 cm3 H2O(g) Az elektrolízis hatásfoka tehát a következő:  = H2mért / H2ideális = 10,80 / 11,329 = 95,5 %

6. rész - Energia kibocsátás A hő vagy elektromosság formájában történő teljes energia kibocsátás az exergonikus reakció során: H2(g) + 1/2 O2(g) => H2O(pára) - H = 68.315 Kcal/mól (H = 286,021 J/mól) 1 cm3 H2O (folyadék) teljes energiája: 1 cm3 H = 286,021 J/mól / 22,4 cm3/mól = 12,7687 J/cm3 H2O (folyadék) Ebből következik, hogy: H2 = 12,7687 * 0,666 = 8,509 J/0,66 cm3 H2 O2 = 12,7687 * 0,333 = 4,259 J/0,33 cm3 1/2 O2 A gázokból nyert energia: 16,20 cm3 H2O (g) * 12,7687 J/cm3 H2O = 206,8544 J. 371

A teljes energiaátvitelt tehát a következőképpen írhatjuk le: Exergonikus / Endergonikus =  = -H / +H = 206,8544 J / 180,000 J = 1,14919 = 114,92 % A bemeneti és kimeneti energiák egyenlege ezek szerint a következő: n = (-H) - (+G) = 206,8544 J - 180 = + 26,8544 J Az adott találmánynál a gázt egyből felhasználjuk, így nincs szükség a folyadékosításra, tárolásra és szállításra, ezért az nagyon jó hatásfokon állít elő hidrogén és oxigéngázokat a mindenütt könnyen fellelhető vízből. A bevezetőt Thomas C. Kramer itt olvasható írásából, a szabadalmat pedig innét vettem. A csöves elektrolizáló megépítésével kapcsolatban itt találsz egy-két hasznos segítséget.

Csöves elektrolizáló készülék

Az elektródák, mint pl. Puharich szabadalmában is láttuk nem csak sík, hanem hengeres alakúak is lehetnek. Az itt következő leírás azt részletezi, milyennek is kell lennie egy jó hatásfokú csöves elektrolizálónak. Itt csak az elektródák elkészítését fordítottam le gondolatébresztőnek, de Te olyanra készítheted az egész elektrolizálót, amilyennek szeretnéd.

Mivel az autó motorja határozza meg a hidrogén és oxigéngázok szükséges mennyiségét, mely változó, ezért azt javaslom, hogy olyan nagyra méretezd az elektrolizálót, amilyen nagyra csak gyakorlatilag teheted. A 4,5"-os (114 mm) maximális külső átmérőjű PVC cső már adott. Az általam javasolt minimális hossz 10" (254 mm). A maximális hossz a motortérben lévő helytől függ, de a strukturális integritás miatt korlátozzad max. 18"-ra (457 mm). Gondosan elemezd a motorteret, hogy biztosan legyen elegendő hely az elektrolizálónak. Ha nincs hely, akkor csökkentsd az elektrolizáló méretét - de ne legyen kisebb 10"-nál (254 mm) - esetleg helyezd el a csomagtartóban, vagy a műszerfal alatt, de attól olyan messze, amennyire csak lehetséges. Az elektródák Az elektrolizáló magasságának meghatározása után szerezzél be egy 3,5"-os (89 mm) külső átmérőjű saválló acélcsövet, melynek a falvastagsága 0,04" (1 mm) és 0,063" (1,6 mm ) között van, a hossza pedig 5"-lal (127 mm) rövidebb, mint az elektrolizáló. Az elektródák javasolt anyaga T304-es saválló acél. Ez a cső fogja alkotni a külső elektródát.

372

A következő lépés a belső elektróda méreteinek meghatározása, melyhez a külső elektróda külső átmérőjét vesszük alapul. Az elektródacsövek közti távolság 0,045" (1,1 mm). Ez a résméret biztosítja a legoptimálisabb gáztermelést . A külső elektróda vastagságát szorozd meg kettővel és a kapott eredményt jelöld 'A'-val. Ha például a falvastagság 0,05" (1,25 mm), akkor 'A' 0,100" (2,5 mm) lesz. Adjál 0,090"-t (2,2 mm) az 'A' értékhez (az elektródák közötti távolság kétszeresét) és az így kapott eredményt jelöld 'B'-vel. Ha tehát 'A' értéke 0,100" (2,5 mm), akkor 'B' értéke 0,190" (4,8 mm) lesz. A 'B' értékét vond ki 3,50"-ből (89 mm) és az eredményt jelöld 'C'-vel. Ha 'B' értéke 0,190" (4,8 mm) volt, akkor 'C' értéke 3,31" (84,2 mm) lesz. A belső cső átmérője tehát a 'C' értékeként kapott 3,31" (84,2 mm) kell legyen. Ha ilyen átmérőjű saválló csövet nem sikerül beszerezned, akkor a hozzá legközelebbi értéket válaszd. Az 1.táblázatba beírhatod a külső cső átmérőjét és annak falvastagságát valamint a csövek közötti távolságot és az kiszámolja a belső cső szükséges külső átmérőjét a következő egyenlet alapján: B_Cs_K = K_Cs_K - ( 2 * ( Vastagság + Rés ) ) ahol: B_Cs_K: Belső cső külső átmérője K_Cs_K: Külső cső külső átmérője Rés: Csövek közötti rés Vastagság: Külső cső falvastagsága Külső cső külső átmérője mm

Külső cső falvastagsága Csövek közötti rés mm

mm

Belső cső külső átmérője NaN mm

1.táblázat. Az elektrolizáló belső csőátmérőjének kiszámítása A 2.táblázatba beírhatod a belső cső külső átmérőjét és a külső cső falvastagságát valamint a csövek közötti távolságot és az kiszámolja a külső cső szükséges külső átmérőjét a következő egyenlet alapján: K_Cs_K = B_Cs_K + ( 2 * ( Vastagság + Rés ) ) Belső cső külső átmérője mm

Külső cső falvastagsága Csövek közötti rés mm

mm

Külső cső külső átmérője NaN mm

2.táblázat. Az elektrolizáló külső csőátmérőjének kiszámítása 373

A 3.táblázatba beírhatod a külső cső külső átmérőjét és annak falvastagságát valamint a belső cső külső átmérőjét és az kiszámolja a csövek közötti rés méretét a következő egyenlet alapján: Rés = ( K_Cs_K - ( 2 * Vastagság ) - B_Cs_K ) / 2 Külső cső külső átmérője mm

Külső cső falvastagsága

Belső cső külső átmérője

mm

mm

Csövek közötti rés NaN mm

3.táblázat. Az elektrolizáló csövei közti rés kiszámítása

Az 1.ábrán megadott módon fúrjál 8 db 1/4"-os (6 mm) átmérőjű lyukakat a külső és a belső elektróda alsó felébe, melyek egymástól 45°-ra vannak elhelyezve. A lyukak középpontját a cső szélétől 11/32"-ra (8,7 mm) helyezd. Dugjál a csövekbe egy megfelelő átmérőjű farúdat, hogy az ellen tartson fúrás közben. A lyukakat sorjázd le a fúrás végeztével. A rozsdamentes acél fúrásához a legjobb, ha szénacélból készült a fúró feje. Fúrás közben egy kis olajat is öntsél rá kenésnek. Inkább lassabban fúrjál, nehogy túlmelegedjen a fúró.

1.ábra. Az elektródák alján lyukakat kell fúrni Ismét csak az 1.ábrán látottak alapján fúrjál 1/8"-os (3 mm) átmérőjű lyukakat az 1/4"-osak mellé. Ezek középpontjai az elektróda szélétől 3/32"-ra (2,3 mm) legyenek, az egymástól mért távolságuk pedig 3/8"-os (9,5 mm). A fúrás befejeztével gondosan tisztítsd le az olajat az elektródákról.

374

A 3/32" (2,3 mm) átmérőjű hegesztő pálcából vágjál le két darab 3" (76 mm) hosszúságú darabot és reszelővel simítsd el a végeit. Az egyik pálcát hegeszd a belső elektróda belső falához, a másikat pedig a külső elektróda külső falához úgy, hogy azok párhuzamosak legyenek az elektródák hosszával. A hegesztés után reszeld le a varratokat és gondosan tisztítsd le az elektródákat, mosd le meleg vízzel majd töröld szárazra őket.

Az elektrolizáló elkészítésének nagyon részletes leírását angol nyelven innét töltheted le.

Kapcsolódó kísérletek: Csöves elektrolizáló Laci csöves elektrolizáló készüléke

Laci csöves elektrolizálóval készített kísérleteit láthatod ezen az oldalon. A következő képeket küldte el:

1.ábra. Az elektrolizáló teteje a nyomásmérővel (alulnézet)

375

2.ábra. Az elektrolizáló teteje a nyomásmérővel (felülnézet)

3.ábra. Az elektróda csövek

376

4.ábra. Az elektrolizáló tetejéhez lettek erősítve az elektródacsövek

5.ábra. A belső elektróda cső fém mosogatóval lett kitömve

377

6.ábra. A kész elektrolizáló Laci három kísérletet végzett, ezekről videofilmeket is készített és az alattuk látható szövegeket mellékelte hozzájuk. Az első kísérlet eredményei: "304-es varratos rozsdamentes csövek 40cm hosszúak, átmérő: 28x1,5 és 21,3x1,5 (1,7mm a légrés a két cső között) 20"-os vízszűrőház rozsdamentes: csavarok acélhuzal csőbilincs mosogató a vízben való áramvezetéshez. sima csapvíz az elektrolit. 12 V 7,2 Ah zselés aksi. Simán rákötve az aksira, 5A mellet 16 perc alatt termelt 1 liter durranógázt."

A második kísérlet eredményei: "2%-os NaOH-os csapvíz 32 cm-es csőszakasz 15A 2,5 perc alatt fél liter durranógázt termelt, ezalatt a csatlakozók túlforrósodtak és kezdett megolvadni a vízszűrőház."

A harmadik kísérletet eredményei:

378

"Kipróbáltam sima csapvizet impulzussal 1 imp. 3 impulzusnyi szünet (tehát a kitöltési tényező 25%-os) 2,4 A; 20kHz; 15 perc alatt kb. 2dl gáz. Nem győztem kivárni az 1 litert."

A kísérletek eredményeinek táblázatos összefoglalása: Kísérlet

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1.

5,00 A

1:36 perc

62,5 ml/perc

12,50 ml/perc/amper

18,7 %

2.

15,0 A

0:30 perc

200 ml/perc

13,33 ml/perc/amper

19,9 %

3.

2,40 A

7:30 perc

13,7 ml/perc

5,71 ml/perc/amper

8,5 %

BingoFuel elektrolizáló készülék Erről az elektrolizáló készülékről már korábban szót ejtettünk, itt azonban részletesen is megismerkedhetsz a működésével és azzal, hogyan építhetsz Te is ilyen készüléket. Az itt olvasható anyagot Thomas C. Kramer és J.L. Naudin munkáinak az elegyítésével hoztam létre.

Mindenekelőtt egy kis elmélet. Helyezzünk el egymáshoz közel két elektródát és vezessünk rájuk nagyfeszültséget vagy nagy áramot. Ez egy elektromos ívet fog eredményezni az elektródák között. Ha mindezt egy vízzel teli tartályban tesszük, akkor a vízben keletkezik ez az ív, mely annyi energiát közöl a vízmolekulákkal, hogy azok lebomlanak az őket alkotó hidrogénra és oxigénra. Ez a folyamat azonban nem csak ionizálja a vízmolekulákat az ív közelében, hanem még nagyon magas, körülbelül 5000 °C-os hőmérsékletet is létrehoz. Ez a hőmérséklet megközelíti a nap felszínén mérhető hőmérsékletet, így nem véletlen, hogy ebben a plazmamezőben a molekulák szétesnek és új formációkat vagy gázokat hoznak létre, sőt, még új elemeket is. Ezt a folyamatot nevezzük "hideg fúziónak", a plazmareaktort pedig "hideg fúziós reaktornak", ha azt arra a célra használjuk, hogy az elemeket átalakítsuk. Így lehet létrehozni például aranyat az ólomból, ehhez 379

csak az elektródák közé kell helyezni egy semleges ólomlapot. Ezt már kísérletekkel is igazolták, bár az így keletkezett arany radioaktív sugarakat bocsát ki. De térjünk vissza a vízautóhoz. Ez a magas hőmérsékletű plazma hidrogén- és oxigéngázokat termel, ha pedig szén is jelen van a reakciónál (például ha az elektródák szénből vannak), akkor szén-monoxid, szén-dioxid és más szénalapú gázok keletkeznek (metán, etán, etilén és acetilén). A következő táblázatban a keletkezett szintetikus gázok mennyiségi elemzése látható, melyet a NASA munkatársai végeztek el: Keletkezett gáz

Mennyiség

Hidrogén

46.483 %

Szén-dioxid

9.329 %

Etilén

0.049 %

Etán

0.005 %

Acetilén

0.616 %

Oxigén

1.164 %

Nitrogén

3.818 %

Metán

0.181 %

Szén-monoxid

38.370 %

Összesen

100.015 %

1.Táblázat A szénalapú elektródák használatánál viszont olyan probléma merül fel, hogy azok fokozatosan elfogynak, mivel részt vesznek a reakciókban, így egy idő után az elektródák közötti távolság olyan nagyra nő, hogy az elektromos ív nem tud kialakulni. Ez viszont az elektrolizáló leállását eredményezi. A probléma egyik megoldása az lenne, ha az elektródák távolságát folyamatosan tudnánk szabályozni. Ezt a módszert választotta egy Taiwani feltaláló, aki szénelektródák egy kötegét adagolja folyamatosan, így biztosítva az állandó elektródatávolságot. Jelenleg néhány kutató azzal kísérletezik, hogy tiszta szenet tesz az elektrolizáló vizébe, ezáltal csökkentve az elektróda elhasználódását. Ha viszont nem szénelektródákat használunk, akkor olyan fémet kellene alkalmazni, ami nem olvadna meg ezen a nagyon magas hőmérsékleten, mely akár 5000 °C is lehet. Ilyen fém viszont nincs. A volfrám olvadáspontja 3410 °C, forráspontja pedig 5930 °C (lásd a Négyjegyű függvénytáblázatokban). A másik dolog, amire oda kell figyelnünk, az a keletkezett gázok hőmérséklete, mivel a forró gázok a motor túlzott felmelegedéséhez vezethetnek. Ha plazmareaktorral akarjuk előállítani az autónk meghajtásához szükséges szintetikus gázokat, akkor gondoskodnunk kell a reaktorban lévő víz folyamatos keringetéséről is. 380

Manapság sok elnevezése van ennek a szintetikus gáznak, például: Aquafuel™, Aqualene™, Magnegas™, TrueFuel™, Carbo-hydrogen™ stb. Most pedig nézzük meg J.L. Naudin BingoFuel reaktorát.

J.L. Naudin BingoFuel reaktora A BingoFuel reaktor közönséges csapvízzel van feltöltve és alacsony feszültségen üzemel. Magas hőmérsékletű (3000 - 4000 °C-os) plazma keletkezik a víz alatt a szénelektródák közötti elektromos ív következtében. A BingoFuel reaktor által termelt szintetikus gáz oxigén vagy levegő hozzáadásával nagyon tisztán ég el. Az égéstermék széndioxid és vízpára, úgyhogy ez nagyon kevés szennyező anyagot termel, ha termel egyáltalán. (Erről a véleményemet lásd itt.) Ennek a bioanyagnak a gázosítási folyamata 125 - 150 %-os többletenergiát termel. Amikor viszont a rendszer teljes energetikáját figyelembe vesszük, beleértve az ultraviola sugárzást, hőveszteséget stb., akkor a 200 - 400 %-os többletenergia értéket is elérhetjük. Az itt következő készülék Hillary Eldridge 1898 április 26.-án bejegyzett szabadalma alapján készült, melynek szabadalmi száma: US603,058.

A BingoFuel reaktort csapvízzel töltjük fel és alacsony feszültségen ( körülbelül 30 V-on ) üzemeltetjük

A BingoFuel reaktor gyújtási állapotai 381

Az itt látható filmben a BingoFuel reaktort láthatjuk működés közben. A videó megtekintéséhez kattints ide A következő részben Naudin elmagyarázza, hogyan készíthetünk mi is ilyen reaktort.

A BingoFuel reaktor megépítése

382

A BingoFuel reaktor v1.1 olyan alkatrészekből áll, melyeket könnyen be lehet szerezni bármilyen víz- és gázszerelvényeket árusító szaküzletben. Semmilyen illesztésre vagy speciális szerszámra sincs szükség. A fő elem egy egyszerű vízszűrő a hozzá tartozó vízkőoldó betéttel. (Lásd a következő ábrán.)

A vízszűrő méreteit a következő ábra mutatja.

1.lépés. Szereld ki a fúvókát (a piros gombot) a vízszűrő tetejéből.

383

2. lépés. Helyezd a 20x27-es rézkupakot (anyasapkát) a bemenetre és a 20x27-es anya-anya illesztőt a kimenetre, ahogy azt a következő ábra mutatja.

3. lépés. Fúrjál egy kis lyukat a 20x27-es anyasapkába és egy csatlakozó segítségével erősíts rá egy szilikon csövet, majd az anyakupakot csavard rá a készülék tetején lévő kimenetre.

4. lépés. A vízkőoldó tartályból távolítsd el a műanyag rácsot és a kristályokat.

384

A következő ábrán a plazmareaktor-tartály megépítéséhez szükséges alkatrészeket láthatod.

Megjegyzés: Több eres, 1,5 mm2 átmérőjű szilikon szigetelésű vezetékeket használj a bennük folyó nagy áramerősség okozta túlmelegedés elkerülésére! A szükséges szénrudakat bármilyen 4.5 V-os zsebtelepből megkaphatod.

385

5. lépés. Szereld össze az alkatrészeket a következő ábra szerint.

6. lépés. Fúrjál egy 6 mm átmérőjű lyukat a műanyag tartály aljától 25 mm-re, majd erősítsd oda a plazmagyújtót egy 6x25 mm-es csavarral és anyával, ahogy a következő ábrán is láthatod.

386

7. lépés. Helyezd az Ionizáló tartályt az átlátszó víztartályba majd töltsd fel az ionizálót közönséges csapvízzel.

387

8. lépés. Gyurmával tömd be a vezetékek melletti rést.

A BingoFuel reaktor készen áll a tesztelésre. (A tesztelés módját itt már ismertettük.) A következő lépés a BingoFuel reaktor gyakorlati hasznosítása. Naudin egy 5 LE-s benzinmotoros generátor táplálására használta a reaktorban keletkezett szintetikus gázt.

Egy 5 LE-s benzinmotoros generátor táplálása a BingoFuel reaktorral 2003 április 15.-én egy 5 LE-s (160 cm3-es) négyütemű belsőégésű motor (Honda GC160) által meghajtott elektromos generátorral sikeresen letesztelte J.L. Naudin a BingoFuel reaktorát. Az 5 LE-s belsőégésű motort teljes egészében a BingoFuel reaktor által termelt szintetikus gáz hajtotta meg.

388

Az üzemanyagtartály le lett szerelve...

...akárcsak a légszűrő. A szintetikus gáz kimeneti csöve közvetlenül a porlasztó bemenetére lett vezetve.

389

Az itt következő videofilm az 5 LE-s belsőégésű motor BingoFuel reaktorral történő meghajtását mutatja be. A videó megtekintéséhez kattints ide Naudin a következő számításokat végezte el. Mivel a BingoFuel reaktor által termelt szintetikus gáz önmagában nem képes elégni, ezért azt levegővel kell elkevernünk. Naudin 5:1 arányban adagolta a levegőt (tehát 1 egység gázhoz 5 egység levegőt adott), így a kapott keverék mennyisége a reaktor által termelt gáz 6-szorosa lett. Ezt mutatja a következő táblázat. Szintetikus gáz

Keverék

180 liter / óra

1080 liter / óra

Egy érdekes összehasonlítás: A BingoFuel reaktor 80 A áramot vesz fel. Ugyanekkora áram mellett egy hagyományos elektrolizáló készülék 20°C-on 36 liter / óra hidrogént generál. A BingoFuel reaktor által generált szintetikus gáznak 46 %-a hidrogén, tehát az óránként előállított hidrogén mennyisége 83 liter. Ez 2.5-szer több, mint a hagyományos elektrolízis esetében. Az angol nyelvű leírást J. L. Naudin kísérleteiről itt nézheted meg, Thomas C. Kramer írását pedig itt. A következőkben azt nézzük meg, hogy vajon lehet-e a BingoFuel reaktor által felvett teljesítményt valamilyen módon csökkenteni. A reaktorban felhasznált teljesítmény csökkentésének lehetősége Naudin BingoFuel reaktorának meghajtására egy hegesztő transzformátort használt, melyről 30 V váltakozó feszültség mellett 80 A áramot vett fel. Ez 2400 Watt, ami túl sok ahhoz, hogy egy autóban hosszútávon használhassuk. A kérdés az, hogy lehet-e valamilyen módon csökkenteni ezt a bemeneti teljesítményt úgy, hogy közben a fejlődő gázok mennyisége ne csökkenjen? A választ Kanarev professzor kísérleteiben találjuk meg. Kanarev a plazmareaktorában nem egyenfeszültséget használt és nem is szinuszos váltakozófeszültséget, hanem impulzusokat, s emellett is nagy mennyiségű szintetikus gázt tudott előállítani. Ennek az a magyarázata, hogy mikor a két elektróda között az elektromos ív hatására kialakul egy plazmamező, akkor egy bizonyos ideig várni kell, míg a keletkezett gázok eltávoznak onnét és helyükre ismét vízmolekulák kerülhetnek. Ha ezalatt az idő alatt is energiát juttatunk az elektródákra, akkor az csak felesleges energiapocsékolás, hiszen még nincsenek ott vízmolekulák, amiket alkotórészeire lehetne bontani.

390

A teljes kísérletet (lásd itt) nem fordítom le, mivel annak menete teljesen megegyezik a következő oldalon olvasható kísérlet menetével, itt csak egy-két lényegesebb momentumot említek meg. A kísérletben Kanarev professzor a hőelőállítás szempontjából vizsgálta a folyamatot, de ez lényegében nem változtatja meg a számunkra lényeges teljesítményviszonyokat. A kísérlet során Kanarev 304.3 V-ot és 34.18 A-t használt. Az alkalmazott impulzusok formáját, melyet a következő ábrán szemlélhetünk meg, háromszög alakúra átlagolta, így számítva ki az impulzus teljesítményét.

Az impulzusok ideje t = 0.14 ms Az impulzusok periódusideje T = 7.25 ms Az impulzusok frekvenciája f = 1000 / 7.25 = 137.9 Hz Az impulzusok közötti rés S = 7.25 / 0.14 = 51.78 Az impulzusok kitöltése Z = 0.5 / 51.78 = 0.01 = 1 % Az impulzusok átlagfeszültsége Uátl = 304.3 * 0.01 = 3.04 V Az impulzusok átlagárama Iátl = 0.01 * 34.18 = 0,34 A

Mint látjuk, az átlagáram 0,34 A, az átlagfeszültség pedig 3.04 V. Ez 1,03 W teljesítmény (Pátl = Uátl * Iátl = 3.04 * 0,34 = 1,03 W), szemben a feltételezett 10400 Wattal (304.3 V-ot * 34.18 A = 10400 W).

Érdemes lenne kipróbálni ugyanezt J.L.Naudin BingoFuel reaktorával is. Ha az impulzusok kitöltési tényezője Z = 0.01 lenne, vagyis 1 %, akkor az átlagfeszültség Uátl = 30 * 0.01 = 0.3 V lenne, az átlagáram pedig Iátl = 0.01 * 80 = 0,8 A. Ebből következően a reaktor ténylegesen felvett teljesítménye Pátl = Uátl * Iátl = 0.3 * 0,8 = 0,24 W lenne. Ezt hasonlítsuk össze az eredeti 2400 Wattal (30 V * 80 A). A különbség hatalmas, 10000-szer kevesebb energiát kellene csak befektetni, s ugyanannyi szintetikus gázt kapnánk ! Jól hangzik, igaz?

391

De ha 10 %-os kitöltési tényezőt veszünk, akkor is csak 24 W lenne az elektrolizáló által felvett teljesítmény. Még ez is nagyon jó hatásfokot biztosítana és az autó generátorát egyáltalán nem terhelné le. Az itt javasolt módszer Naudin BingoFuel reaktorával kapcsolatban csak elméleti, de Kanarev professzor kísérleteiből indultam ki, úgyhogy szerintem érdemes lenne mindezt a gyakorlatban is kipróbálni! De...

Megjegyzés: De mint az az 1.táblázatból is kitűnik, a szintetikus gáz nagyon kevés szabad oxigént tartalmaz (1.164 %), ezért nem hajlamos az öngyulladásra. A víz lebontásakor azonban nagy mennyiségű oxigénnek is fel kell szabadulnia. De akkor az hová tűnik? Nos, a legnagyobb része a szénnel lép reakcióba szén-monoxidot alkotva. A szén-monoxid viszont mérgező, mivel belélegezve az megköti a vérben lévő oxigént, így alkotva széndioxidot. A hidrogén elégetése során, akárcsak a szén-monoxid szén-dioxiddá alakulásakor további oxigént veszünk fel a környezetünkből, ami nem célunk. A mi célunk nem csak az, hogy ingyen üzemanyagunk legyen, hanem az is, hogy ezen ingyen üzemanyag használata közben védjük a környezetünket és segítsünk a Földnek az ökológiai egyensúly visszaállításában. Ezért nem javaslom a plazmareaktor által előállított szintetikus gáz használatát üzemanyagként. Az egyik Olvasó, Norbert a következő gondolatokat fűzte a témához: "Tibor, írod, hogy a folyamatos nagy áram helyett nagyáramú impulzusokat kellene használni, ami nagyban lecsökkentené a teljesítményt, szerintem ez eddig rendben van és megvalósítható. De mi lenne, ha a szén helyett mégis valami nagy olvadáspontú fémet használnánk? Persze tudom, hogy az megolvadna, de ha ezeket az impulzusokat "elosztanánk" mondjuk 5-6 elektródára, és így mindegyiken csak egy kis ideig menne át nagy áram felváltva, így lehet, hogy nem tudna megolvadni. Ez akkor jutott eszembe, amikor megnéztem Gróf Spanyol Zoltán filmjét, amelyikben a hidrogénes pisztolyt működteti, és ott egy 6-7 eres kábelt dug bele a "dobozba". Esetleg elképzelhető, hogy valami hasonló a működési elv. Egyébként láttam már dokumentumfilmet is, amiben villámokhoz hasonló jelenséget állítanak elő nagy árammal (laboratóriumban), és érdekes, hogy ott is csak rövid ideig tart, és mégsem olvad meg az elektróda."

A víz alacsonyáramú elektrolízise

392

Kanarev professzor (ejtsd kánárjov) Krasznodárból egy olyan elektrolizálót dolgozott ki, melynek segítségével egy köbméter hidrogént mindössze 0.4 kWh energia segítségével állíthatunk elő. Ez 1000%-os hatásfok-növekedést eredményez.

Létezik egy természetes módszer a víz hidrogénra és oxigénra bontására. Ez a fotoszintézis, melynek során a hidrogénatomok kiválnak a vízmolekulákból és az összekötő kapocs szerepét töltik be a szerves molekulákban, miközben az oxigén a levegőbe távozik. Felmerül a kérdés: Lehetséges-e a fotoszintézis során létrejövő vízbontást modellezni? A válasz erre a kérdésre egy egyszerű sejtszerkezetet modellező készülék, melyben az elektrolízis 1.5 - 2.0 V közötti feszültségen és 0.02 A áram mellett játszódik le. A cella elektródái acélból készültek, ez segít elkerülni azt a jelenséget, ami a galvanikus cellák esetében lép fel. A cella elektródái közötti potenciál közel 0.1 V az elektrolízis kezdetén. Miközben az oldat elektromosan töltődik, a potenciálkülönbség növekszik. A töltés pozitív pólusa mindig a felső elektródán, a negatív pólusa pedig az alsó elektródán jelenik meg. Ha az egyenáram helyett impulzusokat használunk, a gázfejlődés megnövekszik. Mivel a kísérleti modell kis mennyiségű gázt termel, ezért a legjobb módszer a gázok mennyiségének a meghatározására az, ha az oldat tömegének az elektrolízis során fellépő változásait megmérjük majd abból kiszámítjuk a fejlődött hidrogén- és oxigéngázok mennyiségét. Ismert tény, hogy egy gramm atom egyenlő az anyag atomtömegével, egy gramm molekula pedig az anyag molekulatömegével. Például az egy gramm vízmolekulában lévő hidrogénmolekula molekulatömege egyenlő 2 grammal, az oxigénatom atomtömege pedig 16 grammal. Tehát a vízmolekula molekulatömege 18 gramm. Mivel a vízmolekulában lévő hidrogén tömege 2 * 100 / 18 = 11,11%, az oxigén tömege pedig 16 * 100 / 18 = 88,89%, így ez a hidrogén - oxigén arány van jelen 1 liter vízben is. Ez azt jelenti, hogy 1000 gramm vízben 111,11 gramm hidrogén és 888,89 gramm oxigén van. 1 liter hidrogén súlya 0,09 gramm, 1 liter oxigéné pedig 1,47 gramm. Ez azt jelenti, hogy egy liter vízből 111,11 / 0,09 = 1234,44 liter hidrogént és 888,89 / 1,47 = 604,69 liter oxigént kaphatunk. Ebből következik, hogy 1 gramm víz 1,23 liter hidrogént tartalmaz. Jelenleg 1000 liter hidrogén előállításához 4 kWh, 1 literhez pedig 4 Wh energia szükséges. Mivel egy gramm vízből 1,234 liter hidrogént kapunk, így a hidrogén egy gramm vízből történő előállításához 1,234 * 4 = 4,94 Wh energia szükséges. A kísérlet eredményei A kísérlet eredményeit a következő ábrákon szemlélhetjük meg.

393

2. ábra. A 2. ábrán a 200 Hz-es feszültség oszcillográfja látható. Az impulzusok nem láthatók, mivel az amplitúdójuk nagyon kicsi. A mérések azt mutatják, hogy az oszcilloszkópon látható feszültség 11,5 V, a voltmérőn pedig 11,4 V-ot mértünk.

3. ábra. A 3. ábrán az elektrolizáló készülék elektródáin látható feszültség oszcillográfja látható 1 másodperccel azután, hogy az elektrolizáló készülékről lekapcsoltuk a tápfeszültséget.

4. ábra. A 4. ábrán az elektrolizáló készülék elektródáin látható feszültség oszcillográfja látható 3 másodperccel azután, hogy az elektrolizáló készülékről lekapcsoltuk a tápfeszültséget. A 3. és 4. ábrán látható oszcillográfok azt mutatják, hogy az elektrolizáló készülékről a tápfeszültséget lekapcsolva annak kisülése figyelhető meg. Azonban azt is megfigyelhetjük, hogy a feszültség fokozatosan csökken ugyan, de nem lesz egyenlő nullával. Ez arra utal, hogy: az elektrolizáló készülék az energiának nem csak felhalmozója, hanem forrása is.

5. ábra. Az 5. ábrán az elektrolizáló készülék elektródáin látható feszültség oszcillográfja látható az elektródák rövidre zárásakor.

6. ábra. A 6. ábrán az elektrolizáló készülék elektródáin látható feszültség oszcillográfja látható 1 másodperccel azután, hogy az elektródáknál megszüntettük a rövidzárat.

7. ábra. A 7. ábrán az elektrolizáló készülék elektródáin látható feszültség oszcillográfja látható 3 másodperccel azután, hogy az elektródáknál megszüntettük a rövidzárat. 394

Mint látjuk, lekapcsolva a tápfeszültséget az elektrolizáló készülékről annak potenciálja kezdetben a tápfeszültség potenciáljához közeli értéken maradt. (3.ábra.) Szeretnénk különösen kihangsúlyozni, hogy az elektromos feltöltődés folyamata alatt az áram néhányszorosa volt a 0,02 A-es normál üzemi értéknek. 3 másodperccel azután, hogy az elektrolizáló készülékről lekapcsoltuk a tápfeszültséget (4.ábra.) az elektródákon mérhető feszültség 11,4 V-ról körülbelül 8 V-ra csökkent. Az elektródák rövidre zárásának pillanatában (5.ábra.) az elektrolizáló készülék bemenetén mérhető feszültség egyenlő nullával. Egy másodperccel a rövidzár megszűntetése után (6.ábra.) az elektrolizáló készülék bemenetén mérhető potenciál visszaállt körülbelül 5 V-ra, majd 3 másodperc múlva ez az érték lecsökkent 2 V-ra (7.ábra.) Az oszcillográfon azért nem láthatóak az impulzusok, mert az amplitúdójuk nagyon kicsi. (2.ábra.) Ha megnöveljük az oszcilloszkóp érzékenységét, akkor az impulzusokat is megláthatjuk, melyek így néznek ki: (8. és 9. ábra)

8. ábra.

9. ábra.

A feszültség oszcillográfjainak elemzése A statisztikai számításokat felhasználva (11 adatot használtunk) megtaláljuk az impulzusok feszültségének átlag amplitúdóját. U'átl = [(0,20+0,24+0,12+0,10+0,30+0,18+0,16+0,12+0,30+ 0,24+0,30)/11] * 10 = 2,05 V Az impulzusok periódusideje T = (24 * 2) / 10 = 4,8 msec Az impulzusok hosszúsága t = (2 * 1,45 ) / 10 = 0,29 msec Az impulzusok frekvenciája f = ( 1 / 0,001 * 4,8 ) = 208,3 Hz Az impulzusok közötti rés S = 4,8 / 0,29 = 16,55 Az impulzusok kitöltése Z = 0,5 / 16,55 = 0,0302 Az oszcilloszkóp alapján az impulzusok átlagfeszültsége U = 2,05 * 0,0302 = 0,062 V. Eközben a voltmérő 11,4 V-ot mutatott. Ezért van alapunk feltételezni azt, hogy az alacsonyáramú elektrolizáló készülék egyidejűleg az elektromosság gyűjtője és forrása is. Először feltöltődik, majd elkezd kisülni az elektrolitban 395

lejátszódó folyamatok következtében. A generált elektromos energia mennyisége nem elegendő ahhoz, hogy az elektrolízis folyamatát fenntartsa, így az fokozatosan kisül. Ha viszont az energiaveszteséget kompenzáló feszültségimpulzusokkal újratöltjük az elektrolizáló készüléket, akkor annak - mint kondenzátornak - a töltése állandó marad, az elektrolízis folyamata pedig stabilan folytatódik. Az elektrolizáló készülék potenciálvesztésének kompenzálásához szükséges feszültség értékét a 8. és 9. ábrán láthatjuk. Az ott látható értékeket kell felhasználni annak kiszámítására, hogy mennyi energia szükséges a víz hidrogénra és oxigénra történő bontásához az alacsonyáramú elektrolizáló készülékben. A voltmérő és az oszcilloszkóp adatai alapján az alacsonyáramú elektrolizáló készülék laboratóriumi modelljénél a tápegység teljesítménye P = I * U = 0.02 * 11,4 = 0.228 W. Az oszcilloszkópos elemzés azonban azt mutatta, hogy ez a teljesítmény csak az elektrolízis elindításához szükséges. Az elindítás után, mikor már fel van töltődve az elektrolizáló, az utántöltéshez szükséges teljesítmény P = I * U = 0.02 * 0,062 = 0.0012 W, vagyis 190-szer kevesebb az elektrolízis elindításához szükséges teljesítménynél (tekintsd meg az 1.táblázatot). Az elektrolizáló készülék bemenetén mérhető állandó feszültség arra utal, hogy az elektrolízishez szükséges energia kiszámításához nem a voltmérő értékeit kell figyelembe venni, hanem az oszcilloszkópét, mely az utántöltési impulzusokat is regisztrálja (8. és 9. ábra).

10. ábra.

11. ábra.

A 10. és 11. ábrán az áram oszcillográfjait láthatjuk, mikor az elektrolizáló készülék tápegysége 200 Hz-es impulzusokat generált.

Az áram oszcillográfjainak elemzése A statisztikai számításokat felhasználva (10 adat és 0,1 Ohmos belsőellenállás esetén) megtaláljuk az impulzusok áramának átlag amplitúdóját. I'átl = { [ (9,0+7,0+2,0+11,5+6,0+8,5+3,5+9,0+2,5+6,5) / 10] * 10 } / 0,1= 655 mA = 0,655 A.

396

Az elektrolizáló áramkörében folyó átlagos áramerősség az oszcilloszkóp alapján Iátl = 0,655 * 0,0302 = 0,01978 A = 0,02 A. Az ampermérő szintén 0,02 A-t mutatott.

Az alacsonyáramú elektrolízis folyamatának mérési eredményei Leírás 1 - A tápfeszültségre kapcsolt elektrolizáló munkájának ideje 6 ciklus alatt (t)

Érték 6x10=60,0 min

2 - A voltmérő értéke (V)

11,4 V

2' - Az oszcilloszkóp értéke (V')

0,062 V

3 - Az ampermérő értéke (A)

0,020 A

3' - Az oszcilloszkóp értéke (A')

0,01978 A

4 - Energiafelhasználás a voltmérő és ampermérő alapján (P = V * I * t / 60) 0,228 Wh 4' - Energiafelhasználás az oszcilloszkóp alapján (P' = V * I * t / 60) 5 - A tápfeszültségről lekapcsolt elektrolizáló munkájának ideje 6 ciklus alatt (t)

0,00124 Wh 6x50=300,0 min

6 - Az oldat tömegének változása (m)

0,60 g

7 - Az elpárolgott víz tömege (m')

0,06 g

8 - A gázállapotba átalakult víz tömege (m'' = m - m')

0,54 g

9 - Az egy gramm gázzá alakult víz energiafelhasználása a voltmérő és ampermérő alapján (E = P / m'') 9' - Az egy gramm gázzá alakult víz energiafelhasználása az oszcilloszkóp alapján (E' = P' / m'') 10 - A jelenleg létező elektrolízis során az egy gramm gázzá alakult víz energiafelhasználása (E'') 11 - Az energiafelhasználás csökkenése a voltmérő és ampermérő alapján ( K = E'' / P ) 1'1 - Az energiafelhasználás csökkenése az oszcilloszkóp alapján ( K' = E'' / P' )

0,420 Wh / g

0,0023 Wh / g

4,94 Wh / g

11,76-szoros

2147,8-szoros

12 - A képződött hidrogén mennyisége (M = 0,54 * 1,23 * 0,09)

0,06 g

13 - A képződött hidrogén energiatartalma (W = 0,06 * 142 / 3,6)

2,36 Wh

14 - A víz elektrolízisének hatásfoka a voltmérő és ampermérő alapján (W * 100 / P)

1035,1 %

14' - A víz elektrolízisének hatásfoka a voltmérő és ampermérő alapján 190322,6 %

397

(W * 100 / P') 1. Táblázat

Az eredmény kiértékelése Mint látjuk, a voltmérő a feltöltött elektrolizáló készülék - mint kondenzátor - feszültségét mutatja, mely fokozatosan kisül, az oszcilloszkóp által mutatott feszültségimpulzusok pedig az utántöltés energiáját, ami az elektrolizáló tulajdonképpeni energiafelhasználása a tápegységről. Ebből az következik, hogy az alacsonyáramú elektrolizáló készülék által felhasznált energia kiszámításánál nem a voltmérő által mutatott feszültséget kell felhasználni, hanem az oszcilloszkóp adatait. Ennek eredményeként az alacsonyáramú elektrolizálás során a hidrogén vízből történő előállításához felhasznált energia nem 12-szeresére, hanem majdnem 2000-szeresére csökken. A kis áram (0,02 A) és a kis feszültség (0,062 V) arra enged következtetni, hogy az alacsonyáramú elektrolizáló készülékben végbemenő folyamat megegyezik a fotoszintézis során tapasztalható jelenséggel. Ezt erősíti meg az elektrolizáló készülék vízében az elektromos tápfeszültség lekapcsolását követő néhány órában megfigyelhető intenzív gázbuborék fejlődés is. Az orosznyelvű eredeti szöveget itt, az angolnyelvű fordítást pedig itt olvashatod el. Ezt a magyar fordítást az orosznyelvű eredeti dokumentum alapján végeztem el, mivel ott több információ volt leírva, mint az angolnyelvű fordításban.

Kíváncsi voltam arra, hogy mennyi hidrogént termel Kanarev professzor elektrolizálója. Az 1.táblázatból kitűnik, hogy 300 perc alatt 0,54 g víz alakult át gázzá. Mivel 1 gramm víz 1,23 liter hidrogént tartalmaz, így 0,54 g vízből 0,54 * 1,23 = 0,6642 liter hidrogént kapunk. Ez 0,6642/300 = 0,002214 liter/perc = 2,214 ml/perc. Nos, igen. Ezt még nem használhatjuk az autónk meghajtására, de a kísérlet célja nem is ez volt, hanem annak bizonyítása, hogy az elektrolízis által felhasznált energiaszükségletet jelentős mértékben le lehet csökkenteni, ezáltal több energiát nyerhetünk ki a hidrogéngáz elégetésekor, mint amennyit a hidrogén előállítására felhasználtunk. Ez viszont látszólag ellentmond az energia-megmaradás törvényének, valójában azonban ezt az elvet nem sértjük meg. Erről kicsit bővebben itt írtam.

De hogyan tudnánk Kanarev módszerét a vízautónkban felhasználni? Mint a cikkből kiderült, két fázisban működik ez az alacsonyáramú elektrolizáló készülék. Első fázis: Az elektrolizáló elektromos feltöltése Második fázis: Alacsonyáramú folyamatos elektrolízis 398

Nézzük meg mind a két fázist részletesebben. Első fázis: Az elektrolizáló elektromos feltöltése A feltöltés pár másodpercnyi ideig tart A feltöltést egyenárammal végezzük A feltöltés árama többszöröse (0.6 A) az elektrolízis során használt átlagáramnak (0,01978 A) A feltöltés feszültsége is többszöröse (1.5 - 2 V) az elektrolízis során használt átlagfeszültségnek (0,062 V) Második fázis: Alacsonyáramú folyamatos elektrolízis Az elektrolízis folyamatosan működik Az elektrolízis árama impulzusszerű, az impulzusok kitöltési tényezője 0,0302 (3%), frekvenciája pedig 208,3 Hz Az impulzusok áram amplitúdója 655 mA, az átlagáram pedig 19,78 mA Az impulzusok feszültség amplitúdója 2,05 V, az átlagfeszültség pedig 0,062 V A percenkénti hidrogéntermelés 2,214 ml/perc H2 gáz.

A Kanarev féle elektrolizáló készüléknél 17-szer kisebb átlagáramot használunk, mint azt Faraday törvénye alapján elvárhatnánk. Ezt a következő számítás bizonyítja. Faraday törvénye szerint 1 A/perc árammal 6,2728 cm3/perc hidrogéngázt tudunk előállítani (lásd itt), tehát 0,01978 A áram mellett a fejlődő hidrogéngáz mennyisége maximum (100%-os hatásfokú elektrolizálóval) 6,2728 * 0,01978 = 0,124 cm3/perc lehetne. Ennek ellenére Kanarov elektrolizálója 2,214 ml/perc hidrogéngázt termelt. Ez 2,214 / 0,124 = 17.85-szörös gáztöbbletet jelent. Az átlagfeszültség is 23-szor kevesebb (1.43 / 0,062), mint ahogy azt az elektrolízisnél tanultuk.

Úgy gondolom, hogy ennek a nagyon jó hatásfoknak a "titka" éppen a nagyon kis kitöltési tényezőjű tűimpulzusok használatában rejlik. Gondoljunk csak bele, mi történik, mikor beverünk egy szeget a falba: rövid idejű, de nagyon intenzív energiaimpulzusokat használunk. Ha ugyanezt az energiát elosztjuk az időben egyenlő mértékben, vagyis egyenletesen nyomjuk a szeget a kalapáccsal, akkor a munka ugyanakkora lesz, de a szeg nem fog a falba fúródni. Ezt az impulzusadási módszert Mi is kihasználhatjuk. Tételezzük fel, hogy van egy 1 A-es áramforrásunk. Ha ezzel az 1 A-ral próbáljuk meg lebontani a vizet, akkor 6,2728 ml hidrogéngáz termelődik egy perc alatt. Most sűrítsük össze ezt az energiát az időben: az eddigi 100 %-os kitöltés helyett vegyünk 1 %-os kitöltést. Ahhoz, hogy ugyanakkora legyen az energia, ezalatt az 1%-nyi idő alatt 100 A-t kell keresztül vezetni az elektrolizálón, a fennmaradó 99 %-nyi időben pedig nem 399

vezetünk rá áramot. Az áram átlagértéke ekkor is 1 A marad, de az időben összesűrített energia egészen más hatást vált ki a vízmolekulákra: hirtelen széttépi azokat. A brutális erő hatására sokkal több molekulát szakíthatunk szét, mint ha ugyanezt az energiát apránként, egyenletesen adagolnánk. A módszer lényege abban rejlik, hogy 1 A-t veszünk fel az áramforrásból, de ennek az energiának a hatása 100-szorosára növekszik. Az ehhez szükséges kapcsolást a következőképpen képzelem el: Van egy kondenzátorunk, amit a 99 %-nyi üresjárati időben töltenénk fel 1 A-ral - ez 1 időállandó használatát tételezi fel - a kondenzátor kisütését pedig a fennmaradó 1 %-nyi időben 2 időállandóval sütnénk ki. Ekkor 100 A-es tűimpulzust juttatnánk az elektrolizáló elektródáira, az áramforrás terhelése viszont továbbra is 1 A maradna.

12. ábra. A nagyáramú tűimpulzus generátor működési elve 1 = R1 * C 2 = R2 * C A K kapcsoló a C kondenzátor I1 árammal történő töltése alatt nyitva van, az elektrolizálóra így ekkor nem jut áram. Mikor a kapcsolót bekapcsoljuk, akkor az I2 áram a feltöltött kondenzátorból és az I1 áram az áramforrásból az elektrolizáló elektródáira jut. I1 = U / R1 I2 = U / R2 Az U feszültség mindig állandó, mivel a töltés az U feszültséggel történik, s mikor a kondenzátort elkezdjük kisütni, akkor már a kondenzátor feszültsége is eléri az U értéket. U az áramforrás (akkumulátor) feszültségével egyenlő. A számítások megkezdéséhez ki kell választanunk a kapcsolási frekvenciát. A példánkban ez legyen f = 200 Hz, amiből a periódusidőt kiszámolhatjuk: T = 1 / f = 1 / 200 = 0,005 sec = 5 milisec. 1 %-os kitöltési tényezőt véve alapul: 1 = T * 0,99 = 0,005 * 0,01 = 0,00495 sec. 2 = T * 0,01 = 0,005 * 0,01 = 0,00005 sec. Ha az U feszültséget 12 V-nak, az I1 áramot 1 A-nek, az I2-t pedig 99 A-nak vesszük, akkor: R1 = U / I1 = 12 / 1 = 12 

400

R2 = U / I2 = 12 / 99 = 0,1212  C = 1 / R1 = 0,00495 / 12 = 0,0004125 F = 412,5 F Ellenőrzésként számoljuk még ki a 2 és R2 értékekkel is a kapacitás értékét: C = 2 / R2 = 0,00005 / 0,1212 = 0,0004125 F = 412,5 F Ha az még kérdéses számodra, hogy lesz-e elegendő töltés a kondenzátor lemezein, mely 99 A áramot tud biztosítani a számunkra szükséges 0,00005 sec ideig, akkor vizsgáld meg a következő számításokat: C = Q / U Ebből Q-t kifejezve: Q = C * U Az áramot tehát a következőképpen határozhatjuk meg: I = Q / t = C * U / t = 0,0004125 * 12 / 0,00005 = 99 A Az I2 áramot azért vettük 99 A-nak, mivel ehhez még hozzá kell adni az áramforrás 1 A-ját is. Ez nem lesz több 1 A-nál, mivel az R1 ellenállás nem engedi, hogy több áram folyjon, a D dióda pedig megakadályozza, hogy a kondenzátor árama kisülés közben az R1 ellenálláson is keresztülfolyjon. Az R2 ellenállás természetesen nem egy közönséges ellenállás, hanem az elektrolizáló készülék belső ellenállása. Ezt az ellenállást az elektrolizáló vizébe kevert megfelelő mennyiségű elektrolittal, pl. asztali sóval vagy KOH-val tudjuk beállítani. A kapcsoló szerepét valamilyen nagyáramú kapcsolótranzisztor látja el. Az is valószínű, hogy Kanarev elektrolizálójához hasonlóan először nekünk is fel kell töltenünk az elektrolizálót pár másodpercnyi nagy értékű egyenárammal, s csak utána kezdhetjük az impulzusokkal bombázni a vizet. Az elv egyszerű, próbáld megépíteni Te is és mondd el nekünk az eredményeidet.

Az itt olvasott témához kapcsolódó kísérletek: Lemezes elektrolizáló Elektrolízis Impulzusokkal 1 Elektrolízis Impulzusokkal 2

Kísérletek az elektrolízissel Az előző oldalakon leírt elméleti ismeretek annyit érnek, amennyit meg tudunk valósítani belőlük. Ezért kezdtem bele néhány barátommal egy kísérletsorozatba. Az itt olvasható leírás elég részletes és aprólékos ahhoz, hogy szükség esetén Te is meg tudd ismételni és hogy tanulhass a mi

401

tapasztalatainkból. A kísérletsorozat célja az volt, hogy megtaláljuk azt az optimális kialakítást, amelynél a lehető legkisebb áram és legkevesebb elektródaszám esetén a maximális gáztermelést érhetjük el. Az elektronikát Starek Robi készítette el teljesen ingyen, amiért nagyon hálás vagyok neki. Szerintem Neked is tudna segíteni, ha az elektronikával gondban lennél. A dolog érdekessége az, hogy Robival személyesen nem is találkoztam, csak levélben és telefonon. Megbeszéltük a részleteket s Ő elkészítette az elektronikát. Mikor meg arra került volna a sor, hogy elküldje a készüléket, mondta, hogy teljesen ingyen gondolta, még a postaköltséget is fizette. Ezen nagyon kellemesen meglepődtem és ez is egy újabb bizonyítéka volt annak, hogy nem csak pénzért lehet dolgokat megkapni. Már sokan vagyunk, akik egy olyan világban szeretnénk élni, ahol az emberek nem azért adnak valamit, hogy valamilyen ellenszolgáltatást kapjanak cserébe, hanem csak az adás öröméért. Amióta belefogtam a Fénykapu szerkesztésébe, ezt egyre többször tapasztalom. Sok segítséget és támogatást kapok Tőletek, Kedves Olvasók, amit ezúton is szeretnék megköszönni. Hogy a Robi példája mellett egy másikat is említsek, a Fénykapu tárolásához szükséges tárhelyet és a domain nevet egy másik Olvasó, Taki adta, szintén teljesen ingyen, saját felajánlásból. Sok levél érkezik, amiben csak annyit mondanak, hogy tetszik nekik a Fénykapu, mások elmesélik az élményeiket, álmaikat, segítenek az egyes helyesírási hibák kijavításában. Minden levélnek nagyon örülök. De térjünk vissza a kísérletekhez. Az elektrolizálót két barátommal együtt raktuk össze, sőt, az egyikőjük felajánlotta a garázsát is, tehát a kísérletekhez szükséges helyiség is megoldott volt. Ezután már csak annyi volt a dolgunk, hogy elvégezzük az összes szükséges mérést és levonjuk a konzekvenciákat. Ebben a kísérletsorozatban a hagyományos elektrolízissel kapcsolatban szerettünk volna gyakorlati ismereteket szerezni. Semmi különlegességet nem tartalmaz ez az elektrolizáló rendszer, csak magát az elektrolizáló készüléket és egy vezérlő elektronikát, ami változtatható szélességű 12 V-os négyszögimpulzusokat állított elő max. 80 A-es áramerősséggel. A mérések elvégzéséhez egy gázmennyiség mérőt és nyomásmérőt, valamint oszcilloszkópot, multimétert, frekvenciamérőt és egy stoppert használtunk. Az elektronika.

402

1.ábra. A vezérlő elektronika kapcsolási rajza

2.ábra. A kész kapcsolás fényképe. Mint a kapcsolási rajzból kitűnik, az impulzusok előállításához ugyanazt a kapcsolást használtuk, mint amit itt már láthattál. Annyi kis eltérés van, hogy az LM741-es IC kimenete és a nem invertáló bemente közötti 20 k-os trimer potmétert kihagytuk, azaz egyszerűen összekötöttük a 6.-ik és 2.ik lábát, mivel ennek nem volt hatása a kimeneti impulzus kitöltésére. A teljesítményerősítő fokozat 403

azonban meg lett változtatva úgy, hogy ez a kapcsolás meg tudjon hajtani akár egy 80 amperes elektrolizálót is. Az áramkör frekvenciatartományát a négy darab kondenzátorral és a 2 k-os potméterrel szabályozhatjuk. A frekvencia stabilitását a 7812-es feszültségstabilizátor segítségével értük el. A frekvenciák értékeit a következő egyenlet szerint számolhatjuk ki: f = 1 / ( 2.2 * C * R ) ahol: f : Az oszcillátor frekvenciája (Hz) C : Kapacitás (F) R : Ellenállás () Az ellenállás minimális értéke 1000 , maximális értéke pedig 3000 . A frekvencia ezzel fordítottan arányos, tehát az adott sávban a minimális frekvenciát a maximális ellenállás esetén érhetjük el és viszont. A következő táblázatban a számolt és mért értéktartományokat láthatod. Bekapcsolva

Fmin

Fmax

Fmin mért

Fmax mért

100,0 nF

1515 Hz

4545 Hz

1290 Hz

2480 Hz

33,0 nF

4591 Hz

13774 Hz

3800 Hz

7310 Hz

10,0 nF

15152 Hz

45455 Hz

12800 Hz

24300 Hz

3,3 nF

45914 Hz

137741 Hz

38500 Hz

73600 Hz

1.táblázat. A jelgenerátor számolt és mért frekvenciatartományai Az 1.táblázatból egyértelműen kitűnik, hogy az alkatrészek szórása miatt a mért frekvenciahatárok jelentősen eltértek a számolt értékektől. Ez azonban nem befolyásolta jelentősen a méréseket, mivel például a víz rezonanciafrekvenciája (42,5 kHz) bent volt abban a sávban, amit a jelgenerátor elő tudott állítani. (De erről majd később szólok részletesebben.) A következő ábrán a CD4069-es IC 6. lábán megjelenő négyszögimpulzust láthatod. Az itt következő ábrán és a többi felvételen is a képek kicsit elmosódottak, mivel a fényképezőgép zoomolójával nem tudtuk teljesen élesre fókuszálni ezeket a közeli felvételeket. Ennek ellenére még viszonylag jól láthatóak a nekünk szükséges részletek.

404

3.ábra. A jelgenerátor négyszögimpulzusai (a CD4069-es IC 6. lábán) Az LM741-es műveleti erősítő 6. lábán megjelenő feszültség értékét a 100 k-os potméterrel 0,1V és 8,7V között lehet szabályozni, ami az impulzusok szélességét 44,4% és 83,3% között szabályozza. A legkeskenyebb impulzusok

4a.ábra. (az NE555-ös IC 3. lábán)

4b.ábra. (az IRFP064N FET 'g' lábán)

A legkeskenyebb impulzusok szélessége 8 µs volt, az impulzusok periódusideje pedig 18 µs (55,5 kHz). Ebből kiszámolhatjuk, hogy a minimális kitöltési tényező: Kitöltés_Min = ( 8 * 100 ) / 18 = 44,4 %.

A legszélesebb impulzusok

405

5a.ábra. (az NE555-ös IC 3. lábán)

5b.ábra. (az IRFP064N FET 'g' lábán)

A legszélesebb impulzusok szélessége 15 µs volt, az impulzusok periódusideje pedig 18 µs (55,5 kHz). Ebből kiszámolhatjuk, hogy a maximális kitöltési tényező: Kitöltés_Max = ( 15 * 100 ) / 18 = 83,3 %. A maximális kitöltési tényező értékét finoman tudjuk hangolni az NE555-ös IC 7. lábához csatlakozó 2 k-os potméterrel. Ha túl nagyra állítjuk az ellenállást, akkor viszont a bemeneti frekvenciát elosztjuk kettővel vagy akár néggyel is. Erre figyelj az áramkör beállításánál. A minimális kitöltési tényezőt sajnos nem lehetett kisebbre venni, pedig erre mindenképpen szükség van a gyakorlatban, hogy az 1000-res és 5000-res fordulatszámok között tudjuk szabályozni a motort. Ezt az NE555-ös IC-hez kapcsolt kondenzátor értékének beállításával tudjuk elérni. Mint majd a későbbiekben látni fogjuk, a termelt gáz mennyisége arányosan változott az impulzusok szélességével. Az időzítő 3. lábán megjelenő impulzusok jelalakjait a 4a. és 5a.ábrákon láthatod. Ezeket a jeleket felerősítjük a két darab IR2121-es FET meghajtó IC-kkel. Ezeknek az IC-knek az a különlegességük, hogy rövidzár védelmet biztosítanak, vagyis ha a kimenő FET-eken túl nagy áram folyik (kb. 100A), akkor a 20 db párhuzamosan kötött 0,1 -os ellenálláson akkora feszültség esik, hogy az bekapcsolja a védelmet. A 0,1 -os ellenállások legalább 1 W-osak legyenek, mivel nagy áramok folynak keresztül rajtuk. A 4b és 5b.ábrákon láthatod azt a jelalakot, ami a meghajtó FET-ek bemenetére érkezik. Az elektrolizáló készülék bementére kapcsolt jelalakot nem tudtuk az oszcilloszkóppal megállítani, állandóan futott, ami arra utalt, hogy a víz rezonanciafrekvenciája folyton változott. Ezt egyébként a frekvenciamérőn is láthatjuk. Amikor viszont egy pillanatra be tudtuk fogni a jelet, akkor láthattuk, hogy az impulzusok felfutó élei lekerekedtek úgy, mint amikor egy kondenzátort töltünk fel. A lefutó élek nem változtak jelentősen. 406

Az alkalmazott hűtőbordák mérete 7 cm * 6,5 cm * 1 cm = 45,5 cm3. Ez a méret 12-15 A-ig megfelelő hűtést biztosít. Nagyobb áramok esetén arányosan kell növelni a hűtőbordák térfogatát, tehát például 80 A esetén a bordák 243 cm3-esek kell legyenek (mindegyik külön-külön, bár közösíteni is lehet őket, persze akkor meg kell duplázni a méretét, azaz 486 cm3-esnek kell lennie).

Az alkatrészek adatlapjai: 7812 adatlapja CD4069 adatlapja LM741 adatlapja NE555 adatlapja IR2121 adatlapja IRFP064N adatlapja Elektrolizáló készülék Az elektrolizáló készülék alkatrészeit a következő ábrán szemlélheted meg.

6.ábra. Az elektrolizáló készülék alkatrészei A tároló edény szerepét egy mélyhűtőbe való műanyag tároló edény látta el. Ez -30 és +90 °C között használható. A fejlődő gázok egy egyutas szelepen keresztül távoznak a tartályból egy gumicsövön keresztül.

407

7.ábra. Az egyutas szelepek (csak egyet használtunk fel) és annak rögzítő anyái A gázkivezető csövet egy bilinccsel erősítettük a szelephez. Az elektródákhoz a vezetékeket gyorskapoccsal rögzítettük és egy csokihoz vezettük ki, ahol aztán már tetszőleges módon kapcsolhattuk össze a lemezeket sorosan és párhuzamosan.

8.ábra. Az elektródalemezek (8 db összesen)

9.ábra. A szorító bilincsek (csak egyet használtunk) és a csoki Az elektródákat egy központi tengelyre erősítettük, amit egy vastag tipliből készült szigetelő műanyag csővel vontunk be. 408

10.ábra. az elektródák tartócsavarja (csak egy) és szigetelő csöve Az elektródák vezetékeit egy menetes csövön keresztül vezettük ki a tetőn keresztül. Minden csatlakozó alkatrész xiloplaszt-tal lett bekenve, hogy a gáz sehol se szökhessen meg.

11.ábra. A kész elektrolizáló (a tartály nélkül) Az elektródákat először horganyzott vaslemezből készítettük el, gondolván, hogy ez alatt a kísérletsor alatt nem fog velük semmi sem történni. Nos, ha csak a vízben álltak volna a lemezek, akkor biztosan nem is, de az elektrolízis során már az első pár másodperc után valamilyen sárgás-

409

barnás anyag kezdett megjelenni a vízben. Először azt gondoltuk, hogy a víz nem tiszta vagy hogy a lemezek felülete lehet olajos, ezért alaposan letisztítottuk a lemezeket. Sajnos nem csak ez volt a gond. Az elektródalemezek léptek reakcióba a vízzel az elektromos áram hatására, s a reakció által kivált anyagok belekerültek a vízbe. Ez azt eredményezte, hogy már pár perces elektrolízis után is valamilyen barnás-zöldes habos anyag alakult ki a víz felszínén, de legalább két-három centiméter vastagságban, ami aztán az elektródalemezek közé kerülve megváltoztatta a víz ellenállását. Ezt a változást az árammérő egyértelműen mutatta. De a változás nem lineáris volt, hanem először lecsökkent 3 amperről 2 amperra, majd ismét elkezdett emelkedni egészen 5,5 amperig, mindezt folyamatos elektrolizálás mellett körülbelül 15 perces időintervallumban. Ezt azzal lehet magyarázni, hogy az elektródák felületéről kiváló anyag először akadályozta az elektronok áramlását, majd kicsivel később valamilyen más anyag vált ki, ami viszont megnövelte a víz vezetőképességét. De mivel a gáztermelés nem növekedett, ez a feleslegesen nagy áram jelentősen lerontotta az elektrolízis hatásfokát. A következő ábrán jól látszik, hogy már egy-két perces elektrolízis hatására is az anódon megjelenő oxigén nagyon gyorsan elkezdte korrodálni a lemezek széleit és a csatlakozókat. Minden második réz csatlakozó (vagyis az anód, ahol az oxigén vált ki) kékes színű lett a rézoxidtól. Ezért nagyon fontos, hogy a csatlakozásokat is befedjük valamivel, például festékkel vagy lakkal.

12.ábra. A lemezek és a csatlakozók nagyon hamar el kezdtek rozsdásodni.

12a.ábra. A horganyzott lemezek három napos használat után már teljesen elrozsdásodtak

410

12b.ábra. Saválló lemezek ugyanannyi használat után A helyes megoldás tehát saválló lemezek használata. Ezt tettük mi is. A kísérletekhez szükséges saválló lemezeket egyik ismerősöm adta, így erre se kellett költeni. A saválló lemezek használata esetén azonban ismét megjelent az a sárgás-barnás massza, ami aztán eltömte az elektródák közötti réseket. Végül rájöttünk, hogy a problémát a vízben feloldott asztali só jódtartalma okozhatta. A só megnövelte a víz vezetőképességét, tehát ugyanannyi cella esetén több áram folyhatott át a cellákon, így több gáz is keletkezett, de nem annyiszor több, mint amennyit az áramnövekedéstől elvárhattunk volna. Ezt valószínűleg az okozhatta (részben), hogy a nagyobb elektromos áramot a sóból kiváló jód ionok okozták, amik viszont nem növelték a víz lebontását. Végül is a só elhagyása mellett döntöttünk, helyette NaOH-t használtunk, amit a Fénykapu egyik olvasója, Laci adott, aki az egyik nap meglátogatott és megmutatta saját eredményeit. Erről azonban majd még később bővebben írok. A NaOH használata azt eredményezte, hogy a víz tiszta maradt az elektrolízis során és a saválló lemezek is tiszták, rozsdamentesek maradtak. Az igazi mérések tulajdonképpen csak ezután kezdődhettek, mivel így már a teljes elektrolízis során viszonylag állandó volt az áram és a különböző kísérletek előtt nem kellett szétszedni a lemezeket, hogy megtisztítsuk őket és vizet se kellett cserélni minden alkalommal. Tehát az elektrolízis folyamata stabilizálódott. Ekkorra azonban már csak 3 napom maradt a szabadságomból arra, hogy elvégezzem a betervezett kísérleteket, de ez a három nap is sok hasznos és érdekes információt nyújtott, ami további kísérletek forrása lehet számodra. Mérések A kísérletek során a következő mérőeszközöket használtuk: oszcilloszkópot multimétert frekvenciamérőt gázmennyiség-mérőt nyomásmérőt stopperórát A gázmennyiség mérését a Naudin féle módszerrel oldottuk meg: egy félliteres üdítős palackot és egy fagylaltos edényt alkalmaztunk. 411

A gázmennyiség mérése

13a.ábra. A mérés kezdete

13b.ábra. A mérés vége

Mint a 13a. és 13b.ábrákból láthatod, 100 ml-nyi gáz kiszorításakor a vízszint láthatóan lecsökkent. A nyomásmérő egy viszonylag "érzékeny" példány volt, de még így is túl kicsi volt a nyomás ahhoz, hogy 100 ml-nyi gáztermelést hatékonyan kimutasson. Akkor láttunk nyomást rajta, mikor elszorítottuk a gázkivezető csövet. Az áramot digitális multiméterrel mértük. Erről itt olvashatsz bővebben. Árammérési célra nem alkalmas az itt bemutatott elektronikánál a kimenő FET-ek 's' lábára kötött 20 db ellenállás, mivel azok párhuzamosan vannak kötve a FET driver IC-vel, s az ott folyó áramok eltorzítják a mérés eredményét. Ezt a gyakorlatban is tapasztaltuk, mivel a próbamérés során az árammérő 1,3 A-t mutatott, míg az ellenállásokon mért feszültség alapján számolt áram 74 A volt. Ez hatalmas eltérés. Tehát mindenképpen olyan ellenállást használj, ami nincs párhuzamosan kötve semmivel.

Kísérletek A kísérleteket nem mindig abban a sorrendben lettek elvégezve, ahogy itt olvashatod őket, de mivel így logikusak, ezért itt ebben a sorrendben szerepelnek. Ahol nincs külön jelölve, ott a cellák elektródáinak a távolsága 1 mm, az elektródák függőlegesek, az impulzusok kitöltési tényezője 83,3%, a frekvenciája 43,2 kHz, az elektrolit hőmérséklete pedig 25 °C. 412

1.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy a csapvíz és az esővíz hogyan vezetik az áramot, és ez a tulajdonságuk hogyan változik, ha sót rakunk a vízbe.

8 sorbakötött cellát (azaz kilenc elektródalemezt) használtunk minden esetben. A sózott víz esetében egy liter vízbe egy kiskanálnyi só lett öntve. Mint azt már korábban említettük (lásd itt), Faraday törvénye szerint 1 A/perc egyenárammal 10,45375 ml/perc gázt tudunk előállítani. Ennek alapján számoltam ki az elektrolízis hatásfokát. Az itt feltüntetett áramok azt a stabilizált értéket mutatják, amit az elektrolízis elindítása után 3-5 másodperccel kaptunk. Az induláskor azonban a táblázatban feltűntetett áramoknál 50-100 mA-ral nagyobb áramot mérhetünk. Ez annak tudható be, hogy a cellák olyanok, mint a kondenzátorok. A kondenzátorok a bekapcsolás pillanatában rövidzárként működnek, majd a töltődés során egyre növekszik az ellenállásuk, végül eléri a végtelent. Mivel az elektrolizáló cellákban víz a "szigetelő", annak a magas vezetőképessége miatt a bekapcsolás pillanatában nem nulla az ellenállása, a feltöltődés után pedig nem végtelen. Ennek ellenére ez a töltődési effektus megfigyelhető. Víz

Sózott

Áram

Mért gáz

Egységnyi gáz

Hatásfok

Csapvíz

Nem

0,08 A

10 ml/6 perc

20,83 ml/perc/amper

31,1 %

Csapvíz

Igen

1,35 A

100 ml/6 perc

12,34 ml/perc/amper

18,4 %

Esővíz

Nem

0,03 A

10 ml/4 perc

83,33 ml/perc/amper

124,6 %

Esővíz

Igen

1,05 A

100 ml/9 perc

10,58 ml/perc/amper

15,8 %

2.táblázat. A víz minőségének hatása az elektrolízisre Mint a táblázatból is kitűnik, a legjobb hatásfokot a tiszta esővízzel értük el. Ennek az a magyarázata, hogy az esővízben jóval kevesebb az ásványi anyag, mint a közönséges csapvízben, így az áram szinte összes elektronja csak a vízmolekulákkal lép kapcsolatba. Ez ugyan kisebb vezetőképességet eredményez a vízben, ami azt jelenti, hogy több cellát kell alkalmaznunk, hogy elérjük a szükséges gázmennyiséget, de az elektrolizáló hatásfoka jelentősen javul. Az esővíz tisztasága megközelíti a desztillált vízét, ez nagyon jól látszik a hatásfokból is. A további kísérleteknél a sót és a csapvizet elhagytuk és csak esővíz és NaOH keverékét használtuk. 2.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek közötti távolság hogyan befolyásolja az áramerősséget és a keletkezett gázok mennyiségét. A 2 mm-es elektródák közötti távolságot egy tömítő gyűrűvel oldottuk meg, melyet az elektródákat tartó csavarra húztunk. Az 1 mm-es távolság esetében azonban ez már nem volt járható út, mivel 413

nem voltak a lemezek tökéletesen síkok, így valamelyik sarkuk vagy a szélük hozzáért a másik lemezhez. Ezért az 1 mm-es távot úgy biztosítottuk, hogy 4 db 2mm*2mm-es méretű és 1 mm szélességű műanyag lemezkéket ragasztottunk az egyik lemez négy sarkához. Ahol erre szükség volt, ott az élekhez közel is ragasztottunk egy-egy kis távtartót. Mivel az is cél volt, hogy bármikor szétszedhessük a lemezeket, ezért csak az egyik lemezre ragasztottuk fel a távtartókat. Egy liter esővízhez 180 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. Távolság

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

2 mm

4,00 A

2:40 perc

37,5 ml/perc

9,37 ml/perc/amper

14,0 %

1 mm

4,75 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

10,52 ml/perc/amper

15,7 %

3.táblázat. Az elektródák távolságának hatása az elektrolízisre Mint a 3.táblázat mutatja, a kisebb elektródatávolság nagyobb áramot, több gázt és jobb hatásfokot eredményezett. A továbbiakban minden kísérletet 1 mm-es elektródatávolságokkal végeztünk. 3.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy milyen hatása van a polaritás megváltoztatásának az elektrolízis hatásfokára. Egy liter esővízhez 180 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. Polaritás

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

+-

4,80 A

2:05 perc

48,0 ml/perc

10,00 ml/perc/amper

14,9 %

-+

4,75 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

10,52 ml/perc/amper

15,7 %

4.táblázat. A polaritás hatása az elektrolízisre Mint a 4.táblázat mutatja, a polaritásnak szintén van hatása az elektrolízis hatásfokára. Itt csak egy elektródapár esetében vizsgáltuk a polaritás hatását és 0,8 %-os hatásfokkülönbséget tapasztaltunk. A 9.kísérletben azonban látni fogjuk, hogy nagyon fontos, hogyan kapcsolunk össze több elektródát és hogy milyen a polaritás. Mikor ellenállásmérővel próbáltam meghatározni a víz ellenállását, azt tapasztaltam, hogy az állandóan változik, méghozzá a mérőtüskék egyik irányba történő kapcsolása esetén fokozatosan növekedett, a tüskék megcserélésével pedig fokozatosan csökkent az ellenállás. Ez is azt mutatta, hogy a víz az elektródalemezekkel együtt a kondenzátorra jellemző tulajdonságokkal rendelkezik. 4.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek helyzete hogyan befolyásolja az áramerősséget és a keletkezett gázok mennyiségét.

414

Ennél a kísérletnél 2*4 db cellát használtunk a következő kapcsolásban:

14.ábra. 2 db 4-es cellasor párhuzamosan összekapcsolva Egy liter esővízhez 100 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. Helyzet

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

Vízsz.

2,46 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

10,52 ml/perc/amper

15,7 %

Függől.

1,98 A

1:30 perc

66,6 ml/perc

25,25 ml/perc/amper

37,7 %

5.táblázat. Az elektródák helyzetének hatása az elektrolízisre Mint az 5.táblázat mutatja, a függőleges helyzetben a gázok könnyebben elhagyják az elektródák felületét, ami viszont 2,4-szer jobb hatásfokot biztosít. Nagyon jelentős a különbség. Ebben a kísérletben már több mint egy cellát használtunk. Az optimális cellaszámot azonban a következő 5.kísérletben állapítjuk majd meg, az optimális cellakapcsolásokat pedig a 9.kísérletben. 5.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy melyik az az optimális cellaszám, amit sorbakapcsolva a maximális gáztermelést érhetjük el minimális áramerősség mellett. Egy liter esővízhez 180 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. Sor

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1 cella

4,75 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

10,52 ml/perc/amper

15,7 %

2 cella

3,36 A

1:35 perc

63,1 ml/perc

18,79 ml/perc/amper

28,1 %

3 cella

2,10 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

23,81 ml/perc/amper

35,6 %

4 cella

1,74 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

28,73 ml/perc/amper

42,9 %

5 cella

1,30 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

27,97 ml/perc/amper

41,8 %

6 cella

0,92 A

4:00 perc

25,0 ml/perc

27,17 ml/perc/amper

40,6 %

8 cella

0,66 A

8:00 perc

12,5 ml/perc

18,93 ml/perc/amper

28,3 %

6.táblázat. A sorbakapcsolt elektródák hatása az elektrolízisre

415

15.ábra. A 6.táblázat grafikus ábrázolása Mint a 6.táblázat mutatja, a cellák sorbakapcsolása javítja az elektrolízis hatásfokát, de csak egy darabig. Az optimális sorbakötött cellák száma tehát 4. A későbbiekben már ezt a kombinációt használjuk mindenütt. Azt is megfigyelhettük, hogy a cellaszám növekedésével a fejlődő gázbuborékok mérete egyre csökkent. Egy cella esetén a buborékok átmérője 2-4 mm volt, míg 4 sorbakapcsolt cellánál csak 0,5-1 mm. A buborékok mérete viszont egyenes arányban állt a víz szennyeződésével. Minél nagyobbak voltak a buborékok, az elektrolit annál sárgább, annál habosabb lett. Négy cella esetén azonban ezt a szennyeződést már szinte észre se lehetett venni. Az áram ingadozása is csökkent a sorbakapcsolt cellák számának növekedésével. Míg egy cella esetén az áramingadozás 300 mA (6,3%) volt, addig négy cellánál már csak 20 mA (1,0 %). 6.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy milyen töménységű elektrolitban fejlődik maximális gázmennyiség minimális áramerősség mellett. Négy sorbakapcsolt cellát (azaz 5 db elektródalemezt) használtunk. Az elektrolit töménységét úgy változtattuk, hogy egy liter esővízhez adott mennyiségű 15%-os NaOH oldatot adtunk. Az adagolást 5 ml-es injekciós tűvel végeztük a pontos mérések érdekében. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. NaOH

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

416

0 ml

0,02 A

120 perc

0,8 ml/perc

41,66 ml/perc/amper

62,3 %

80 ml

0,63 A

4:15 perc

23,5 ml/perc

37,34 ml/perc/amper

55,8 %

90 ml

0,75 A

4:00 perc

25,0 ml/perc

33,33 ml/perc/amper

49,8 %

100 ml

0,87 A

3:25 perc

29,3 ml/perc

33,64 ml/perc/amper

50,3 %

110 ml

1,04 A

2:55 perc

34,3 ml/perc

32,96 ml/perc/amper

49,3 %

120 ml

1,18 A

3:00 perc

33,3 ml/perc

28,24 ml/perc/amper

42,2 %

130 ml

1,34 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

27,13 ml/perc/amper

40,6 %

180 ml

1,73 A

2:00 perc

50,0 ml/perc

28,73 ml/perc/amper

42,9 %

7.táblázat. Az elektrolit töménységének hatása az elektrolízisre Megjegyzés: A tiszta esővíznél nem vártuk ki a 120 percet, hanem csak addig vártunk, amíg 10 ml gáz fejlődött. Ez 12 percet vett igénybe, amit aztán megszoroztunk még 10-zel, így jött ki a 120 perc. Mint a 7.táblázat mutatja, az elektrolit töménységének növekedésével egyre romlott az elektrolízis hatásfoka, de a gáz egyre gyorsabban fejlődött. Az optimális érték 100-110 ml NaOH oldat esetében látható, amikor már viszonylag gyorsan termelődnek a gázok, de az áramfelhasználás még nem annyira jelentős. Mivel azonban 110 ml NaOH esetében a percenkénti gáztermelés nagyobb, így ezt a koncentrációt alkalmaztuk a további kísérleteknél is. Érdemes egy kicsit elidőzni ennél a kísérletnél. Azt láthatjuk, hogy a NaOH adagolásával nem mindig arányosan változik a víz vezetőképessége. Azt is megfigyelhetjük, hogy a vezetőképességgel sem arányosan változik a gáztermelés és az is látszik, hogy az elektrolízis hatásfoka csökken a vezetőképesség növekedésével, de ez a folyamat sem lineáris. Azt az első látásra meglepő tényt, hogy a víz vezetőképességével az elektrolízis hatásfoka romlik, azzal lehet magyarázni, hogy nagyobb vezetőképesség esetén nő a gáztermelés, ezek a gázbuborékok viszont szigetelőként szerepelnek a két elektróda között, míg nem sikerül felemelkedniük a víz fölé. Ez viszont rontja a hatásfokot. Az ideális vezetőképességet aszerint választhatjuk meg, hogy még ne legyen alacsony az elektrolízis hatásfoka, még ne tartson túl sokáig egységnyi gáz előállítása, még ne legyen túl sok az elektródalemezek száma és még ne legyen túl sok a NaOH, amit a boltban kell megvenni. Ezen feltételek szemelőt tartásával lett kiválasztva a 110 ml 15 %-os NaOH egy liter vízben. 7.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy milyen frekvencián fejlődik maximális gázmennyiség minimális áramerősség mellett.

417

Négy sorbakapcsolt cellát (azaz 5 db elektródalemezt) használtunk. Egy liter esővízhez 110 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. Frekv.

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1,2 kHz

1,64 A

3:45 perc

26,6 ml/perc

16,26 ml/perc/amper

24,3 %

2,4 kHz

1,58 A

4:00 perc

25,0 ml/perc

15,82 ml/perc/amper

23,6 %

3,7 kHz

1,62 A

3:30 perc

28,6 ml/perc

17,63 ml/perc/amper

26,4 %

7,1 kHz

1,62 A

3:20 perc

30,0 ml/perc

18,51 ml/perc/amper

27,7 %

12,3 kHz

1,50 A

3:15 perc

30,8 ml/perc

20,51 ml/perc/amper

30,7 %

18,0 kHz

1,42 A

3:05 perc

32,4 ml/perc

22,83 ml/perc/amper

34,1 %

23,5 kHz

1,35 A

3:05 perc

32,4 ml/perc

24,02 ml/perc/amper

35,9 %

38,5 kHz

1,15 A

2:55 perc

34,3 ml/perc

29,81 ml/perc/amper

44,6 %

42,5 kHz

1,12 A

2:40 perc

37,5 ml/perc

33,48 ml/perc/amper

50,0 %

46,3 kHz

1,12 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

32,46 ml/perc/amper

48,5 %

55,5 kHz

1,10 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

33,05 ml/perc/amper

49,4 %

65,5 kHz

1,06 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

34,31 ml/perc/amper

51,3 %

73,6 kHz

1,07 A

2:35 perc

38,7 ml/perc

36,17 ml/perc/amper

54,1 %

8.táblázat. Az impulzusok frekvenciájának hatása az elektrolízisre

16.ábra. A 8.táblázat grafikus ábrázolása

418

Mint a 8.táblázat mutatja, az elektrolízis hatásfoka a frekvencia növekedésével folyamatosan javult. 42,5 kHz-en, vagyis a tiszta víz rezonanciafrekvenciáján láthatunk egy kis csúcsot, de az ideiglenes hanyatlást újabb emelkedés követtette, sőt 73,6 kHz-en már meg is haladta a hatásfok a 42,5 kHz-en mért 50 %-os értéket. Az a tény, hogy a hatásfok a víz rezonanciafrekvenciájától eltérő frekvenciákon magasabb volt, mint magán a rezonanciafrekvencián azzal magyarázható, hogy itt egy elektrolitról van szó, nem pedig tiszta vízről. Sajnos a jelgenerátor csak 73,6 kHz-ig tudott impulzusokat előállítani, de mint a 16.ábrán is látszik, valószínűleg még növelhetjük a hatásfokot a frekvencia további növelésével. Amennyiben van rá lehetőséged, úgy végezd el Te is ezt a kísérletet magasabb frekvenciákon és oszd meg a Fénykapu olvasóival az eredményeidet. Egy másik érdekesség, amit itt meg kell említenünk, az az, hogy a 8.táblázatban feltüntetett frekvenciaértékek az NE555-ös IC 3.lábán lettek mérve. De megmértük a frekvenciát az IRFP064N FET 'g' lábán (vagyis a bemenetén) is és az elektrolizáló készülék bemenetén is, azaz a FET 'd' lábán és azt tapasztaltuk, hogy ezek a frekvenciák eltérnek egymástól. Az elektrolizáló bemenetén már csak átlagfrekvenciát tudtunk mérni, mivel ott állandóan változott a frekvencia, hol kisebb, hol nagyobb lett, attól függően, hogy a vízmolekulák éppen milyen frekvenciára hangolódtak rá. A frekvenciamérő másodpercenként vett mintát és minden egyes alkalommal hol kisebb, hol nagyobb értéket mutatott, de ez az ingadozás viszonylag "stabil" volt. Mérőpontok: Frekv.1 : NE555-ös IC 3.lábán Frekv.2 : IRFP064N FET 'g' lábán (a FET bemenetén) Frekv.3 : IRFP064N FET 'd' lábán (a FET kimenetén) Frekv.1

Frekv.2

Frekv.3

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1,2 kHz

1,1 kHz

1,4 kHz

26,6 ml/perc

16,26 ml/perc/amper

24,3 %

2,4 kHz

2,1 kHz

2,7 kHz

25,0 ml/perc

15,82 ml/perc/amper

23,6 %

3,7 kHz

3,2 kHz

3,9 kHz

28,6 ml/perc

17,63 ml/perc/amper

26,4 %

7,1 kHz

6,1 kHz

6,7 kHz

30,0 ml/perc

18,51 ml/perc/amper

27,7 %

12,3 kHz

10,3 kHz

11,5 kHz

30,8 ml/perc

20,51 ml/perc/amper

30,7 %

18,0 kHz

15,1 kHz

17,0 kHz

32,4 ml/perc

22,83 ml/perc/amper

34,1 %

23,5 kHz

19,7 kHz

22,6 kHz

32,4 ml/perc

24,02 ml/perc/amper

35,9 %

38,5 kHz

31,3 kHz

37,2 kHz

34,3 ml/perc

29,81 ml/perc/amper

44,6 %

42,5 kHz

35,6 kHz

35,5 kHz

37,5 ml/perc

33,48 ml/perc/amper

50,0 %

46,3 kHz

38,3 kHz

39,3 kHz

36,4 ml/perc

32,46 ml/perc/amper

48,5 %

55,5 kHz

31,4 kHz

49,6 kHz

36,4 ml/perc

33,05 ml/perc/amper

49,4 %

65,5 kHz

28,3 kHz

56,2 kHz

36,4 ml/perc

34,31 ml/perc/amper

51,3 %

419

73,6 kHz

34,8 kHz

64,3 kHz

38,7 ml/perc

36,17 ml/perc/amper

54,1 %

9.táblázat. Az impulzusok frekvenciája különböző mérőpontokon Mint a 9.táblázat mutatja, az elektrolizáló bemenetén mért frekvencia, akárcsak a meghajtó FET-ek bemenetén mért érték néhány esetben jelentősen eltér a jelgenerátor frekvenciájától. Ennek az az oka, hogy az elektrolit nem közönséges ohmos ellenállás, hanem reaktív elem, mely a feltételektől függően (töménység, hőmérséklet, frekvencia stb.) nagyon is egyedien reagál az egyes frekvenciaértékekre.

8.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy adott frekvencián az impulzusok kitöltési tényezője arányosan változtatja-e a fejlődő gázok mennyiségét. Négy sorbakapcsolt cellát (azaz 5 db elektródalemezt) használtunk. Egy liter esővízhez 110 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. A frekvencia 56,2 kHz. Kitöltés

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

44,4 %

0,52 A

5:05 perc

19,7 ml/perc

37,83 ml/perc/amper

56,6 %

83,3 %

1,10 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

33,05 ml/perc/amper

49,4 %

10.táblázat. Az impulzusok kitöltési tényezőjének hatása az elektrolízisre Ha a 36,4 ml/perc gázmennyiség 83,3 %-os kitöltési tényező mellett volt tapasztalható, akkor 44,4 %-nál az elméletileg elvárt fejlődő gázmennyiség: elméleti_gáz = ( 44,4 * 36,4 ) / 83,3 = 19,42 ml/perc. Ez az elméleti 19,42 ml/perc érték viszonylag közel van a mért 19,7 ml/perc-hez. Ebből azt a következtetést vonhatjuk le, hogy az impulzus-kitöltési tényező és a fejlődő gázok között szoros és egyenesen arányos kapcsolat van. Egy másik megfigyelés, hogy a gázfejlődés mennyisége azonnal változott, ahogy a kitöltési tényezőt változtattuk és az elektrolízis indulásakor azonnal beindult a gáztermelés, az áram lekapcsolásakor pedig az azonnal megszűnt. Mindez azt is jelenti, hogy az autónk sebességét gyorsan tudjuk majd szabályozni. Az is igaz viszont, hogy a fejlődő gázmennyiség változása nem vonja maga után a gáztérben uralkodó nyomás azonnali változását, ha viszont figyelembe vesszük, hogy mindig csak annyi gázt állítunk elő, amit azonnal fel is használunk, akkor viszont meg van rá az esély, hogy az impulzusszélesség megváltoztatását 1-2 tized másodperc alatt követi a motor fordulatszámának a változása is. Ezt biztosan azonban csak akkor tudhatjuk meg, ha már hozzákapcsoltuk az elektrolizálót az autóhoz. Még egy érdekes dolog. Mint láttuk, a hatásfok jobb volt a kisebb impulzusszélességnél, mint a nagyobbnál. Ezt valószínűleg az elméleti áramfelvételtől kisebb áramnak köszönhetjük: 420

elméleti_áram = ( 44,4 * 1,10 ) / 83,3 = 0,58 A. szemben a mért 0,52A-ral. A 0,58A és a 0,52A között a különbség 10,5 %, ami elég jelentős. Ahhoz, hogy ezt pontosabban meg tudjuk határozni, nagyobb áramok és következésképpen több cella kellene, de ez igencsak arra emlékeztet, amit Kanarev professzor állít, vagyis hogy ha feltöltjük az elektrolizálót, akkor már csak kis impulzusok szükségesek ennek a töltésnek a fenntartására (lásd itt). Lehet, hogy azért kellett 60 mA-ral, azaz 10,5 %-kal kevesebb áram, mert az energiakülönbözetet maga az elektrolizáló adta ingyenenergia formájában? Sajnos az adott kapcsolás csak minimum 44,4%-os kitöltési tényezőt tudott előállítani. Érdekes volna viszont elvégezni egy méréssorozatot, melyben 1%-tól 99%-ig változtatnánk a kitöltési tényezőt és a hatásfokot kiszámolnánk minden mérés után. Lehet, hogy azt kapnánk, hogy mondjuk 10 és 50%-os kitöltési tényező mellett akár 15-20%-kal is le tudnánk csökkenteni az áramfogyasztást, vagy talán még ennél is jobban. Ha van kedved és lehetőséged hozzá, akkor arra kérnélek, hogy végezd el ezt a méréssorozatot és közöld a Fénykapu olvasóival az eredményeket. 9.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy milyen módon kapcsolhatunk össze két vagy több cellasort a maximális gáztermelés és minimális áramfogyasztás érdekében.

17.ábra. A 11. táblázat kísérleteinek kapcsolásai Egyszer négy, kétszer négy majd pedig négyszer négy közvetlenül sorbakapcsolt cellát használtunk. Egy liter esővízhez 130 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. A frekvencia 56,2 kHz. Kapcs.

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1*4 cella

1,34 A

2:45 perc

36,4 ml/perc

27,13 ml/perc/amper

40,6 %

2*4 cella

2,92 A

1:16 perc

78,9 ml/perc

27,04 ml/perc/amper

40,4 %

4*4 cella

3,77 A

3:25 perc

29,3 ml/perc

7,76 ml/perc/amper

11,6 %

11.táblázat. A cellák különböző számú összekapcsolásának hatása az elektrolízisre A 11.táblázat eredményei nem túl vigasztalóak. Az 1*4 cellás és 2*4 cellás kapcsolás még nagyjából azt tükrözi, amit vártunk, tehát az áramfogyasztás és vele együtt a gáztermelés megduplázódott, bár nem pontosan, mivel a 2 db négycellás sor nem volt teljesen egyforma, a 421

lemezek közti távolságban bizonyos kis eltérések voltak. A 4*4 cellasornál azonban az eredmény egyáltalán nem az volt, amit vártunk. Ahelyett, hogy megnégyszereződött volna a gáztermelés, még kisebb is lett, mint az 1*4 cella esetén, az áramfelhasználás viszont megnőtt, ami rendkívül lerontotta a hatásfokot. Először arra gondoltunk, hogy talán több cellasor összekapcsolása esetén növelni kell az elektrolit NaOH tartalmát. Ezt mutatja be a 12. táblázat. Négyszer négy közvetlenül sorbakapcsolt cellát (azaz 17 db elektródalemezt) használtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. A frekvencia 56,2 kHz. NaOH

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

130 ml

3,77 A

3:25 perc

29,3 ml/perc

7,76 ml/perc/amper

11,6 %

140 ml

3,92 A

1:45 perc

57,1 ml/perc

14,57 ml/perc/amper

21,8 %

150 ml

3,98 A

1:10 perc

85,7 ml/perc

21,53 ml/perc/amper

32,2 %

160 ml

4,11 A

1:20 perc

75,0 ml/perc

18,25 ml/perc/amper

27,3 %

170 ml

4,20 A

1:10 perc

85,7 ml/perc

20,41 ml/perc/amper

30,5 %

180 ml

4,31 A

1:10 perc

85,7 ml/perc

19,88 ml/perc/amper

29,7 %

12.táblázat. Az elektrolit NaOH tartalmának növelése az elektrolízis hatásfokára Mint a 12.táblázat mutatja, az elektrolit NaOH tartalma csak részleges segítséget hozott, de a legjobb gáztermelés is, melyet 150 ml NaOH esetén tapasztaltunk, csak a fele volt a vártnak. Utána hiába növeltük a koncentrációt, az csak a hatásfokot rontotta. De akkor mi lehetett a baj? Szerintünk az egyes cellasorok között folyó áramok - lévén, hogy az elektrolit különböző szakaszain egymással ellentétes irányba folytak - egymás ellen dolgoztak. A megoldásnak tehát az látszott, hogy minden cellasort külön edénybe kell tenni, így azok elektromosan elszigetelve lesznek egymástól. Ez viszont nagyon megnehezítette volna az autó meghajtásához szükséges gázmennyiség előállítását. Aztán este jött az Isteni szikra. Mi lenne, ha csak az elektródasorokat szigetelnénk el egymástól? Így is tettünk. Levágtunk egy akkora műanyag lemezt, ami a két szomszédos elektródát jól eltakarta egymástól, de alul a víz, felül pedig a gáz közösített volt. Ezt mutatja be a következő ábra.

18.ábra. A cellasorok elválasztása szigetelő lemezzel A V1, V2, V3 és V4 a vezetékeket jelölik. Ami az egészben érdekes, az az, hogy ezeknek a vezetékeknek a különböző kombinációkban történő összekapcsolása és a polaritás megváltoztatása jelentős különbségeket produkál a gáztermelésben és az áramfelvételben. 422

A következő táblázatban ezeket a kombinációkat láthatod. A V13+ például azt jelenti, hogy a V1 és V3 lábakat a pozitív kapocsra, a V2 és V4 lábakat pedig a negatívra kapcsoltuk. Kétszer négy sorbakapcsolt cellát (azaz 2 * 5 db elektródalemezt) használtunk, köztük egy darab szigetelő műanyag lemezt. Egy liter esővízhez 110 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. A frekvencia 56,2 kHz. Kombin.

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

V13-

1,65 A

2:30 perc

40,0 ml/perc

24,24 ml/perc/amper

36,2 %

V23-

2,03 A

1:25 perc

70,6 ml/perc

34,77 ml/perc/amper

52,0 %

V23+

1,71 A

1:40 perc

60,0 ml/perc

35,08 ml/perc/amper

52,4 %

V13+

2,20 A

1:15 perc

80,0 ml/perc

36,36 ml/perc/amper

54,4 %

13.táblázat. A szigetelőlemezzel elválasztott cellasorok különböző kombinációi és azok hatása az elektrolízis hatásfokára Mint a 13.táblázat mutatja, a legjobb hatásfokot akkor értük el, mikor a V1 és V3 lábakat a pozitív kapocsra, a V2 és V4 lábakat pedig a negatívra kapcsoltuk. A V13+ kombináció egyébként pontosan azt az eredményt adta, amit elvártunk, tehát az áram is és a percenkénti gáztermelés is pontosan megduplázódott. Ha összehasonlítjuk a 10.táblázat második sorával, akkor ez a duplázódás pontosan látszik, a hatásfok pedig még javult is. Azt is érdemes megfigyelni, hogy a legrosszabb eredményt viszont akkor értük el, mikor ebben a kombinációban felcseréltük a pólusokat (V13-). Ez azt jelenti, hogy amikor összekapcsoljuk párhuzamosan a megfelelő számú cellasort, akkor próbáljuk ki mind a kétféle polaritással is a gáztermelést, és a jobb eredményként kapott polaritást használjuk. 10.kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy milyen hatása van az elektrolit hőmérsékletének a gáztermelésre és az áramfogyasztásra. Ezt a kísérletet már csak nagyon "kutyafuttában" tudtuk elvégezni, mivel már késő délután volt és még a bőröndömet össze se pakoltam. Annyira volt idő, hogy felmelegítettünk egy liter 110 ml NaOH-t tartalmazó elektrolitot olyan 70 °C-ra és megmértük a gáztermelést. Kétszer négy sorbakapcsolt cellát (azaz 2 * 5 db elektródalemezt) használtunk, köztük egy darab szigetelő műanyag lemezt. Egy liter esővízhez 110 ml 15%-os NaOH oldatot adtunk. A mért gáz minden esetben 100 ml volt. A frekvencia 56,2 kHz, a kapcsolás V13+ kombinációjú. Hőmérs.

Áram

100 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

25°C

2,20 A

1:15 perc

80,0 ml/perc

36,36 ml/perc/amper

54,4 %

70°C

2,56 A

1:20 perc

75,0 ml/perc

29,29 ml/perc/amper

43,8 %

423

14.táblázat. A hőmérséklet hatása az elektrolízis hatásfokára A 14.táblázat eredménye meglepő. A hőmérséklet növekedésével az áram ugyan megnőtt, ami várható is volt a vízmolekulák magasabb energiaszintre történő ugrásának a következtében, a gáztermelés viszont csökkent és több időre volt szükség 100 ml-nyi gázfejlődéshez. Ez ahhoz hasonlít, amit a 6.kísérletnél is tapasztaltunk, vagyis az elektrolit NaOH tartalmának növekedésével a vezetőképesség ugyan megnőtt, de az elektrolízis hatásfoka lecsökkent. Azonban ahhoz, hogy egyértelmű következtetéseket vonhassunk le a hőmérséklet elektrolízisre gyakorolt hatásáról, arra van szükség, hogy mondjuk 10°C-onként megnöveljük az elektrolit hőmérsékletét és mindegyik esetben megmérjük az áramfelvételt és a gáztermelést. Ha van kedved és lehetőséged hozzá, akkor arra kérnélek, hogy végezd el ezt a méréssorozatot és közöld a Fénykapu olvasóival az eredményeket. Még egy megjegyzés: Az elektrolízis megkezdésekor az elektrolit hőmérséklete 20°C körül volt. 10-15 méréssor, azaz 1000-1500 ml gázfejlesztés után viszont már felmelegedett olyan 25-30°C-ra. Az elektrolit áramoltatásával viszont a hőmérsékletet valószínűleg állandó értéken tarthatjuk. De ezt is a gyakorlat mutatja majd meg. Összegzés A fenti 10 kísérletből a következő következtetéseket vonhatjuk le: az elektródákat mindenképpen saválló lemezből kell készíteni az ideális elektródatávolság 1 mm (vagy még kisebb, bár ezt már nehéz a gyakorlatban kivitelezni) az elektrolit, mint dipólus különbözőképpen reagál, ha megcseréljük az elektródák polaritását az elektródák függőleges elhelyezése sokkal jobb hatásfokot biztosít, mint a vízszintes elhelyezés az ideális áram/gáztermelés arányt négy sorbakötött cella esetén érhetjük el az elektrolit ideális töménységét úgy érjük el, hogy 1 liter esővízhez 110 ml 15 %-os NaOH oldatot adunk az impulzusok ideális frekvenciája 73 kHz felett található, de a víz 42,5 kHz-es rezonanciafrekvenciáján is találtunk egy csúcsot az elektrolit rezonanciafrekvenciája állandóan változott bizonyos határértékek között az impulzus kitöltési tényezőjével egyenesen arányos a gázfejlődés az impulzus kitöltési tényezőjének csökkenésével nő az elektrolízis hatásfoka több 4-es cellasor összekapcsolásánál az ideális kapcsolás V13+ a hőmérséklet növekedése rontja a hatásfokot az elektrolit ha gyengén is, de szennyeződik az elektrolízis során, ezért mindenképpen meg kell oldani az elektrolit folyamatos áramoltatását és közben a szűrését

424

19.ábra. Az elektrolizáló műküdés közben A 19.ábrán a buborékképződést szerettük volna bemutatni, de a felvétel nem igazán sikerült. Mindenesetre látható a vízszint, halványan az 5-5 elektródalemez valamint a köztük lévő szigetelő lemez.

Áramgenerátor A kísérletekből kitűnik, hogy a szükséges gázmennyiség előállításához viszonylag nagy áramerősségre van szükségünk. De honnét "szerezzük" ezt be? A legegyszerűbb megoldás, ha az autóba beszerelünk még egy generátort. Ennek a gyakorlati megvalósításáról megkérdeztem egy autószerelő ismerősömet, aki elmondta, hogy ez teljességgel kivitelezhető, olyannyira, hogy ő már régebben csinált is ilyent. Azt mondta, csak arra kell ügyelnünk, hogy a generátor tartóvasait a motorházra hegesszük, ne a vázra, mivel együtt kell mozognia a motorral. Azt is elmondta, hogy valamilyen oknál fogva a CO hegesztővel jobb a motorblokkot hegeszteni, mint a villamoshegesztővel. Arra a kérdésemre, hogy hogyan jobb felrakni a kiegészítő generátort, a már meglévő generátor szíjához vagy külön szíjmeghajtással, azt felelte, hogy tulajdonképpen mindegy, mind a kettő megoldható, akár külön szíjjal, amihez lehet kapni kettős szíjtárcsát, akár a meglévő szíjra, de mégiscsak jobb, ha külön szíjat használunk, mert akkor szabadabban lehet állítani például a szíjfeszességet. De elsősorban azt kell megnézni, hogy az adott autónál mekkora szabad hely van és aszerint melyik kialakítás az előnyösebb.

425

Mint elmondta, a generátorok ára autótípusoktól és teljesítménytől függően 10000 Ft és 30000 Ft körül van, de az autóbontókban kaphatunk már 5-6000 Ft-ért is. Szerintem ez nem is olyan vészes! Mekkora maximális áramot ad le egy generátor? Ez típustól függően változik, 40 és 90 A körüli áramot tudnak leadni, de ezt csak a maximális, általában 5000/perces fordulatszámon. Ha kiválasztunk egy 90 amperes generátort (pl. a Seat Ibizának van ilyen), akkor 4000/perces fordulatszámon a generátor árama ( 90 / 5000 ) * 4000 = 72 A. Ezt a kiegészítő áramgenerátort azonban ne kössük párhuzamosan az autónk beépített generátorával. Az egyik Olvasó, Gyula a következőket írta erről: "Két generátort ne kössetek párhuzamosan, hacsak nem teljesen egyformák, ugyanis a bennük lévő feszszabályozó más értékre szabályoz. Sokszor két típus teljesen egyforma kívülről, de a beépített feszszabályozó csak külsőleg azonos. Ezt onnan tudom, hogy generátor felújítással foglalkozom, jól ismerem ezeket a szerkezeteket. Vannak helyzetek, hogy 14,6 V-ra szabályoz a feszszabályozó és előfordul, hogy a másik generátor, ami ikertestvére lehetne az előzőnek, csak 14,2-re. A feszszabályozó "part number"-e is eltérő. így előfordulhat, hogy olyan fölösleges kiegyenlítő áramok indulnak meg, ami a rendszer hatásfokát csökkenti, esetleg egyéb baj is lehet belőle. Szerintem az elektrolizálóhoz használjunk egy függetlenül működő generátort." Elektródalemezek Az elektródalemezeket - mint már korábban említettük - saválló lemezből kell készíteni. Elmentem egy színesfém szaküzletbe, ahol elmondták, hogy a lemezek ára a súlyuktól függ. Mindenféle lemezt 2 m *1 m-es lapokban árulnak, így egy 0,5 mm vastagságú 2 m *1 m-es lemez kb. 9000 Ftba kerül. Csak maximum félbevágják a lemezeket, ennél kisebb darabokat nem árulnak. Azt javasolták, hogy ha kisebb lemezre van szükségem, akkor érdeklődjek a MÉH-nél. A lemez feldarabolása természetesen nem kézi lemezvágó ollóval történik, mert azzal egyrészt nem tudnánk egyenletesen vágni, másrészt pedig nagyon gyűrné a levágott darabokat. Ezt tapasztalatból mondom. A karos olló már jobb megoldás, de a nagyméretű darabokat még ott is nehéz, ha nem lehetetlen gyűrődés nélkül feldarabolni. A legjobb megoldás, ha hidraulikus ollót használunk. Ha van olyan ismerősöd, aki ilyen géppel dolgozik, akkor azt kérd meg, hogy segítsen, mert ha hivatalosan próbálkozol, akkor az nagyon drága dolog. Az elektródalemezek mérete az általunk használt 7 cm * 7 cm-es mérettől eltérhet, de akkor arányosan számold ki a méreteket. A mi esetünkben egy cellasoron 1,1 A áram folyt keresztül, tehát az egy négyzetcentiméterre jutó áramerősség 1,1 / 49 = 0,0224 A = 22,4 mA. Ha feltételezzük, hogy az áramerősség az elektródafelülettel egyenesen arányos, és a hivatalos adatok alapján így van, akkor már könnyen kiszámolhatod a lemezek szükséges méretét. 426

A NaOH oldat elkészítése Mint azt a 6.kísérletnél megállapítottuk, az elektrolit ideális koncentrációja 110 ml 15%-os NaOH oldat 1 liter esővízhez. De hogyan lehet ezt előállítani? A 15%-os NaOH oldat azt jelenti, hogy egy liter vízbe 150 g NaOH-t öntöttünk. Ezek szerint 110 ml 15%-os NaOH oldatban ( 110 * 150 ) / 1000 = 16,5 g NaOH van. Mi ezt a 110 ml-es oldatot hozzáöntöttük még 1 liter vízhez, így 1110 ml lett az elektrolit mennyisége, melyben 16,5 g NaOH volt. Ebből már könnyen megkaphatjuk, hogy egy liter elektrolithoz ( 1000 * 16,5 ) / 1110 = 14,86 g NaOH-t kell adnunk, ami 1,486 %-os töménységet jelent. A legolcsóbban 25 kg-os kiszerelésben vehetünk nátrium-hidroxidot a Kisgazda boltokban, melynek ára 4500 Ft körül van (Kisebb kiszerelésben is vehetsz például vegyszerboltokban, de ott 1-2 kg kb. 1000 Ft-ért kapható). Az a legegyszerűbb, ha bekészítjük az autónk víztartályába az elektrolitot. Esővíz Az első kísérletet kivéve mindenhol csak esővizet használtunk. Természetesen használhatsz csapvizet is, de annak a vezetőképessége a helytől függően változik, így nem tudnánk pontosan megismételni a kísérleteket. Az esővíz tisztaságban a desztillált vízhez közelít, ezért a paraméterei viszonylag állandóak az ország különböző helyein. Amennyiben csapvizet akarsz használni, akkor kísérletezd ki, hogy mennyi NaOH-t kell adnod az esővíznél mért áramok elérésére. (Kevesebb NaOH-ra lesz szükséged!) A csapvíznél még arra is figyelned kell, hogy az országban néhány helyen igen magas a vízkőtartalma, ami egy idő után lerakódik a csövekre, az elektrolizálóra, az elektródákra és a hengerben, a szelepeknél és a kipufogó rendszernél. Ezért inkább az esővizet ajánlom, de ha gondolod, készíthetsz desztillált vizet is a csapvízből oly módon, hogy a vizet felforralod, a keletkezett vízpárát pedig lecsapatod egy hideg üveglapon, ahonnét belecsepegteted egy másik edénybe. Elektrolízis impulzusokkal 2

Az itt ismertetett impulzusos elektrolízissel végzett kísérleteinket tovább folytattuk és még jobb eredmé-nyeket értünk el. Ezekről a kísérletekről olvashatsz ezen az oldalon.

A kísérleteket Zsolti és én, Tibor ketten végeztük. Az elektrolizáló tartály megegyezett az előző kísérleteknél használttal, a mérésekhez használt kétcsatornás oszcilloszkópot pedig az egyik Olvasótól, Lacitól kaptuk kölcsön. 427

1. ábra. Az elektrolizáló tartály és a műszerek Mivel az előző kísérletek befejeztével nem öntöttük ki a tartályból az elektrolit oldatot, ezért az oldatból kivált a benne lévő NaOH fehér kristály formájában. Az érdekesség az volt, hogy a kristályok az elektródákra kapcsolt rézvezetékek és az őket szigetelő piros-kék színű műanyag szigetelő közötti nagyon kicsi "résen" keresztül távozott a szabadba, ahol kristálykupac formájában gyűlt össze. Ez az elektrolit viszont oxidálta a rézvezetékeket is, így nem tudtuk őket már használni. Az egyszerűség kedvéért csak egy vezetékpárt cseréltünk le, így a kísérletek nagy részén csak négy darab párhuzamosan kapcsolt elektróda lemezzel dolgoztunk. A 100*150 mm-es elektródalemezek rozsdamentes acélból készültek, a távolság közöttük 1 mm volt. Ezt mutatja a következő ábra.

2. ábra. Az elektrolizáló felépítése

Az elektronika ismertetése

428

3. ábra. Az elektronika kapcsolási rajza Az impulzusok előállítására szolgáló elektronikát az előző kísérlethez képest egy kissé átalakítottuk: Az első különbség az volt, hogy két számláló helyett csak egyet tartalmazott a kapcsolás. Ezáltal ugyan nem lehetett olyan keskeny impulzusokat előállítani, mint az előző megoldásnál, viszont egyszerűsödött az áramkör. A másik különbség az volt, hogy csak egy darab végfokozatot használtunk. A harmadik különbség az, hogy az elektrolizálóval párhuzamosan kötöttünk öt darab nagyáramú diódát (B10010) a negatív irányú tűimpulzusok levágására. A negyedik különbség az, hogy a CD4011-es IC kimenete nem közvetlenül kapcsolódik az IR2121 meghajtó IC bemenetére, hanem három darab NEM kapun keresztül. Erre azért volt szükség, mert az elektronika átépítése során többször is tönkrement a CD4011-es NAND kapukat tartalmazó IC, míg végül rájöttünk, hogy a kimenetéről túl nagy áramot akar levenni az IR2121, így növelni kellett a kimeneti áramot. A három darab NEM kapu az órajeleket előállító CD4069-es IC három szabad kapuja, így nem kellett egy újabb IC-t felhasználnunk.

429

Az ötödik eltérés volt a leglényegesebb, azaz az elektrolizálót nem közvetlenül a +12 V-ra kapcsoltuk, hanem egy ellenálláson (R1) és egy diódán (D1) keresztül jutott a tápfesz az elektrolizáló készülékre. A dióda utáni résznél az elektrolizálóval egy kondenzátort (C1) kötöttünk párhuzamosan. Ennek az átalakításnak az volt a célja, hogy az impulzusokhoz szükséges nagy áramokat ne közvetlenül a tápforrásból vegye az elektrolizáló, hanem a jóval kisebb áramokkal előre feltöltött kondenzátorból. Erről bővebben itt olvashatsz. Az R1 ellenállás, a D1 dióda és a C1 kondenzátor értékei a következő tényezőktől függnek: a töltési/kisütési áramtól a kitöltési tényezőtől és az órajel frekvenciájától Jelen kísérleteknél az órajel frekvenciája 120 000 Hz volt. A kitöltési tényező függvényében azonban ez leosztódott kettővel, néggyel stb. Átlagos kitöltési tényezőnek 12,5 %-ot vettünk.  = R1 * C1 Az R1 ellenállás értékét a töltőáram határozza meg, ami viszont a kitöltési tényező függvénye. Az első kísérleteknél kisebb áramokkal szerettük volna vizsgálni a kitöltési tényező függvényében változó vízbontási hatásfokot, ezért kb. 2 A-re korlátoztuk a töltőáramot úgy, hogy 6 db 33  / 5 W-os ellenállást kötöttünk párhuzamosan. Ekkor a maximálisan megengedett töltőáram: Itölt = Utáp / R1 = 12 V / 5,5  = 2,2 A 120 000 Hz-nél a periódusidő t0 = 1 / fg = 1 / 120000 = 8,33 s. Átlagos kitöltési tényezőnek 12,5 %-ot vettünk, ezért a töltési idő 7/8-a a periódusidőnek, azaz a C1 kondenzátor feltöltési ideje: tölt = t0 * 7 / 8 = 8,33 s * 7 / 8 = 7,29 s Ennek alapján meghatározhatjuk a C1 kondenzátor értékét is: C1 = tölt / R1 = 7,29 * 10-6 s / 5,5  = 1,32 F. Mivel 4,7 F-os kondenzátor volt kéznél, ezért ezt használtuk a C1-nek. A D1 diódánál az volt a lényeg, hogy az R1 ellenálláson átfolyó áramokat (jelen esetben 2,2 A-t) nyitóirányban gondtalanul átengedje, ezért egy 10 A-es diódát használtunk. (B10010) Ezzel az elektronikával 3,33 %-os kitöltési tényezőjű impulzusokat is előállíthatunk, a legszélesebb impulzus pedig 50 %-os. A kitöltési tényezőt a K0-K3 kapcsolók segítségével tudjuk diszkréten (lépésekben) beállítani. Az osztó IC-nél legalább egy kapcsolónak be kell lennie kapcsolva. Ha egy sincsen bekapcsolva, akkor nem számol az osztó és csak egy állandó magas szintű jel jelenik meg a kimenetén. A következő táblázat abban segít, hogy a különböző kapcsolóállások és órajel frekvenciák mellett megkapd a kitöltési tényezőt és a jel illetve a szünet idejét.

430

Órajel:

Hz

K0

K1

K2

K3

Imp. frekvenciája

Periódus idő

Kitöltés

Szünet

Jel

Infinity Hz

0 s

Infinity %

NaN s

NaN s

1. táblázat. A kapcsolóállások és az órajel hatása a kitöltési tényezőre és a jel hosszára

A megépített elektronikát a 4. ábrán láthatod.

4. ábra. A megépített elektronika

A 4. ábrát figyelve több IC-t látunk, mint amennyi a kapcsolási rajzon szerepel. Ennek oka az, hogy a kísérlet során tönkrement IC-ket nem forrasztottuk ki, részben pedig nem használtuk a működő áramkörök egy részét. Az 1-es panelon a fehér négyszög alakú alkatrészek a 33  / 5 W-os ellenállások. Azért nem csak hat darabot látsz, mert előre beforrasztottunk többet is, hogy ha esetleg az áramokat növelni kellene, akkor csak összeforrasztjuk a csatlakozási pontoknál és már folytathatjuk is a kísérleteket. Még egy érdekesség. Az itt bemutatott kísérleteinknél is használt, István által kölcsönadott 5 V / 120 A-es tápegységgel terveztük a kísérletek elvégzését, azonban két napig egy érthetetlen problémával álltunk szemben: A jelek eljutottak az IR2121 meghajtó IC bemenetére, de onnét már nem ment tovább a jel a FET meghajtására. Kipróbáltuk másik IC-vel és másik FET-tel is, de az eredmény ugyanaz volt. Végül az IR2121 adatlapját átnézve kiderült, hogy a legalacsonyabb tápfeszültségnek is el kell érnie a 12 V körüli értéket. Ezzel az információval felvértezve és magasabb tápfeszültséget használva már működött a FET driver és végre nekiláthattunk a kísérleteknek.

431

Kísérletek az elektrolízissel Az ismertetésre kerülő kísérletekben tiszta csapvizet illetve Trisót használtunk elektrolitként. A feszültséget és az áramot voltmérővel és oszcilloszkóppal egyaránt mértük. Az áramok oszcilloszkópos méréséhez 20 db párhuzamosan kötött 0,1 -os ellenállást használtunk, melynek eredő értéke 0,005  volt. Viszont a mérőműszerhez csatlakozó vezetékek ellenállását is figyelembe kellett venni, így a feszültség és árammérés alapján meghatározott tényleges sönt ellenállás 0,011 , azaz 11 m volt. A termelt gáz mennyiségét az itt leírtak szerint mértük. A kísérletek mindegyikénél 12 V-os autóakkumulátort használtunk a táplálásra. A pontos kitöltési tényező meghatározása Mivel a kitöltési tényezők nem pontosan a számított értékek voltak, ezért a következő sorokban bemutatjuk a tényleges kitöltési tényezők meghatározásának módját. Az órajel impulzusait a következő ábrán láthatod.

5. ábra. Az órajel impulzusai Mint az 5. ábrán jól láthatjuk, az órajel kitöltési tényezője nem pontosan 50 %, mivel a jel ideje valamivel kevesebb, mint a teljes periódus idejének a fele. Az órajel frekvenciája fg = 120 000 Hz, ebből a periódusidő T = 1 / fg = 1 / 120 000 = 8,33 s. Az 5. ábrán is valamelyest látható - bár a szkóp jobb beállításával még pontosabban lemérhettük - hogy az impulzus ideje timp = 3,6 s, a periódusidő fele viszont 4,16 s. A kitöltési tényező ezek szerint: k = timp * 100 / T = 3,6 s * 100 / 8,33 s = 43,21 % Ezt kerekítsük 43 %-ra. A következő ábrákon a CD4011-es IC 3. lábán megjelenő különböző kitöltési tényezőjű impulzusok láthatók. ~50 %-os kitöltés ~25 %-os kitöltés ~12 %-os kitöltés

~6 %-os kitöltés

~3 %-os kitöltés

432

6. ábra. A CD4011-es IC 3. lábán megjelenő különböző kitöltési tényezőjű impulzusok Mivel mindegyik kitöltésnél ugyanaz az órajel impulzusideje, azaz 3,6 sec, a frekvencia pedig az órajel frekvenciájának egész számú leosztása, ezért könnyen meghatározhatjuk a tényleges kitöltési tényezőket. Ezt mutatja a következő táblázat. Elméleti

Gyakorlati kitöltés

kitöltés

(k)

8,33 s

50,00 %

43,00 %

60 000 Hz

16,66 s

25,00 %

21,50 %

4

30 000 Hz

33,33 s

12,50 %

10,75 %

8

15 000 Hz

66,66 s

6,25 %

5,37 %

15

8 000 Hz

125,00 s

3,33 %

2,88 %

Osztó Frekvencia

Periódus idő

1

120 000 Hz

2

2. táblázat A tényleges kitöltési tényezők a K0-K3 kapcsolók különböző állapotaiban A kísérleteket ezekkel a pontosan meghatározott kitöltési tényezőjű impulzusokkal végeztük el és a számításoknál is a gyakorlati kitöltéssel (k) számoltunk.

1. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy összehasonlítsuk a vízbontón mért feszültség és áram alakját a Dcs dióda nélkül és azzal együtt. Mint feljebb már említettük, a Dcs dióda öt darab párhuzamosan kapcsolt 10 A-es diódából állt. A következő ábrán a feszültségek alakjának a változásait figyelhetjük meg a Dcs rákapcsolásakor.

433

Dcs dióda nélkül

Dcs diódával

7. ábra. A vízbontón mért feszültség alakja A 7. ábrán a kitöltési tényező 21,5 %. Jól látszik hogy a Dcs dióda nélkül az impulzus ideje hosszabb és egy -9 V-hoz közeli negatív irányú tűimpulzus is megjelenik, ami egy lecsengő rezgést generál. A Dcs dióda bekötésekor ez a negatív tűimpulzus megszűnik, csak 0 V körüli lefelé mutató tüske marad, amit egy rövid idejű egyenfeszültség követ, majd a Dcs dióda nélkül megjelenő lecsengő rezgés vége jelenik meg. A rezgések lecsengésekor az impulzus megszűnésekor kialakuló rövid idejű egyenfeszültségnél nagyobb értékű feszültségszint mérhető. Azt is érdemes megfigyelni, hogy a Dcs dióda jelenlétekor kb. 20 %-kal csökken az impulzus szélessége. Az áram alakja a Dcs dióda jelenlétével úgy változott, hogy a negatív irányú tűimpulzusok amplitúdója kb. 30 %-kal csökkent, de nem szűnt meg. Ez azzal magyarázható, hogy az általunk használt dióda nem volt elég gyors.

8. ábra. Az áram alakja a Dcs diódával Ha jobban megnézzük a 8. ábrát, akkor látjuk, hogy az áram alakja tulajdonképpen két lecsengő rezgést mutat. Az első rezgés az impulzus bekapcsolásakor keletkezik, a második pedig a kikapcsolásakor. A bekapcsolási rezgés első impulzusának amplitúdója jóval kisebb, mint a kikapcsoláskor keletkezett első impulzusé. Mi a számításaink során csak az első lecsengéssel foglalkozunk, hiszen abba fektettünk energiát. A kérdés az, hogy miért lecsengő rezgést látunk az impulzus bekapcsolásakor, miért nem olyan szabályos alakzatot, mint ahogy azt az itt bemutatott méréseknél láttuk? Igazán ezen a kísérlet 434

végzésekor nem gondolkoztunk el, csak később. A 3. és 4. kísérletnél még szólunk majd arról, hogy a víz vezetőképességének növelésével nem nött a FET-en átfolyó áram, csak egy bizonyos értékig. Csak később jöttünk rá, hogy valószínűleg valami gond van a FET-tel. A Dcs dióda nélkül is a 8. ábrán látható alakzathoz hasonló hullámformát láttunk.

Megjegyzés: Annak ellenére, hogy a FET nem működött hibátlanul, az itt közölt mérések és számítások helyesek, mivel a mért áramok folytak keresztül a vízbontón, a mért feszültségek estek a vízbontón és a mért gázmennyiség keletkezett a vízbontóban. A számításaink ezekre a mért eredményekre alapulnak!

2. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy kevés Trisót szórva a csapvízbe, lemérjük a vízbontás hatásfokát különböző kitöltési tényezők mellett. Az elmélet azt sugallta, hogy a kitöltési tényező csökkentésével növekednie kell a hatásfoknak. Ezt szerettük volna kísérletekkel is igazolni. A következő ábrán a vízbontón mért feszültségértékeket láthatjuk különböző kitöltési tényezők mellett. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

8. ábra. A vízbontón mért feszültségek értékei különböző kitöltési tényezőknél Az effektív feszültség értékét az itt ismertetett módon határozzuk meg a következő képlettel: Ueff = 0,63 * (Uimp - U=) * k / 100 Impulzus

Uimp

U=

Umért

Ueff

43,00 %

8,0 V

6,5 V

6,64 V

0,406 V

21,50 %

6,5 V

4,5 V

5,40 V

0,271 V

10,75 %

6,0 V

4,0 V

4,34 V

0,135 V

kitöltése (k)

435

5,37 %

5,5 V

3,0 V

3,55 V

0,085 V

2,88 %

5,0 V

2,5 V

3,02 V

0,045 V

3. táblázat. Az elektrolizáló kapcsain mért feszültségértékek A 3. táblázatból látható, hogy a kitöltési tényező arányában változott az Ueff feszültség értéke. Azt is megfigyelhetjük, hogy az Umért értéke is változik, bár nem arányosan. Ez a változás azzal magyarázható, hogy a kisebb kitöltésű impulzusok esetében a vízbontó kapcsain mérhető egyenfeszültség - azaz a bontó saját feszültsége - is csökken. Az áram értékének a meghatározására a fent említett vízbontóval sorba kapcsolt 0,011 -os söntön mért feszültség szolgált. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

9. ábra. A 0,011 -os söntön mért áramok értékei különböző kitöltési tényezőknél

Az áram alakjának meghatározása eltér valamelyest az itt bemutatottól. Az 1. kísérletnél már szóltunk arról, hogy a FET nem működött hibátlanul, így az impulzus bekapcsolásakor az impulzus idejénél rövidebb ideig tartó áramtüske jelent meg, ami az elektrolit oldatban egy lecsengő rezgést generált. Az oszcilloszkóp megfelelő beállításával azt láthattuk, hogy ennek az áramimpulzusnak az ideje az impulzus idejének a hatod részét tette ki. Ez a szám állandó volt a kitöltési tényezőtől függetlenül, mivel minden egyes impulzus ideje 3,6 s volt. Az effektív áram meghatározására használt képletben ezt úgy vettük figyelembe, hogy 6-tal elosztottuk az eredményt. Ieff = [0,37 * Ics * k / 100] / 6 Impulzus

Ics

Imért

Ieff

43,00 %

20 A

1,08 A

0,530 A

21,50 %

20 A

0,54 A

0,265 A

10,75 %

20 A

0,33 A

0,132 A

5,37 %

20 A

0,19 A

0,066 A

2,88 %

20 A

0,11 A

0,035 A

kitöltése (k)

436

4. táblázat. A söntön mért áramok A digitális multiméterrel mért áram (Imért) értéke nem arányosan változik a kitöltési tényező alapján, mivel a kisebb kitöltésnél nagyobb áram jelenik meg a vártnál. Ez a torzítás a műszer mintavételezési elvéből adódik. Itt ki kell hangsúlyoznunk, hogy a multiméterrel mért feszültség és áramértékek elég messze voltak a valódi értékektől. Az igazán pontos értékeket az oszcilloszkópos adatok kiértékelése során kaptuk meg. A 4. táblázatban jól látható, hogy a kitöltési tényező csökkenésével az impulzus bekapcsolásakor megjelenő áramcsúcsok állandó értéken maradtak, bár a 9. ábrából ez nem tűnik ki. A szkóp paramétereinek a változtatásával azonban ez jól nyomon követhető volt.

A teljesítményt az áram és a feszültség szorzataként kapjuk meg. Mivel a multiméteren és a szkópon kapott értékek különböztek, ezért mind a két mérési módszernél kiszámoltuk a felvett teljesítményt. Ezt mutatja a következő táblázat. Impulzus kitöltése

Umért

Imért

Ueff

Ieff

Pmért

Peff

43,00 %

6,64 V 1,08 A

0,406 V

0,530 A

7,1712 W

0,2152 W

21,50 %

5,40 V 0,54 A

0,271 V

0,265 A

2,9160 W

0,0718 W

10,75 %

4,34 V 0,33 A

0,135 V

0,132 A

1,4322 W

0,0178 W

5,37 %

3,55 V 0,19 A

0,085 V

0,066 A

0,6745 W

0,0056 W

2,88 %

3,02 V 0,11 A

0,045 V

0,035 A

0,3322 W

0,0016 W

5. táblázat. A számított teljesítmény felvételek

A hatásfok meghatározásához ismernünk kell a percenkénti gáztermelést is, amit úgy határoztunk meg, hogy lemértük, mennyi idő alatt termelődik 20 ml gáz, majd a mérési eredmények alapján kiszámoltuk a percenkénti gáztermelést. Az így kapott értéket elosztottuk a felhasznált teljesítménnyel (a multiméterrel mért és a szkóp alapján számított effektív teljesítményekkel.) Mivel tudjuk, hogy 1 W villamos energiával Faraday törvénye alapján 7,11 ml/perc gáz termelődik, ezért a hatásfokot úgy kaptuk meg, hogy a Gáz/W/p értéket elosztottuk 7,11-al. Erről bővebben itt olvashatsz. A következő táblázatokban a multiméterrel mért és a szkópról leolvasott értékek alapján kiszámított hatásfokokat láthatod. Impulzus kitöltése

Gáz/perc

Pmért

Gáz/W/perc

mért

437

43,00 %

17,91 ml/p

7,1712 W

2,49 ml/W/p

35,02 %

21,50 %

9,23 ml/p

2,9160 W

3,17 ml/W/p

44,58 %

10,75 %

6,15 ml/p

1,4322 W

4,29 ml/W/p

60,33 %

5,37 %

3,71 ml/p

0,6745 W

5,50 ml/W/p

77,35 %

2,88 %

2,01 ml/p

0,3322 W

6,05 ml/W/p

85,09 %

6. táblázat. A multiméter alapján számított hatásfokok

Impulzus

Gáz/perc

Peff

Gáz/W/perc

eff

43,00 %

17,91 ml/p

0,2152 W

83,22 ml/W/p

1170,5 %

21,50 %

9,23 ml/p

0,0718 W

128,55 ml/W/p

1808,0 %

10,75 %

6,15 ml/p

0,0178 W

345,50 ml/W/p

4859,3 %

5,37 %

3,71 ml/p

0,0056 W

662,50 ml/W/p

9317,8 %

2,88 %

2,01 ml/p

0,0016 W

1256,25 ml/W/p

17668,7 %

kitöltése

7. táblázat. Az oszcilloszkóp alapján számított hatásfokok

Összehasonlítva a 6. és 7. táblázatot jól látszik, hogy a hatásfokok között óriási a különbség. A következő ábrán a vízbontás hatásfokát láthatjuk a kitöltési tényező függvényében.

438

10. ábra. A vízbontás hatásfoka a kitöltési tényező függvényében

Kiértékelés: A 10. ábra alapján egyértelműen kitűnik, hogy az itt feltételezett elképzelésünk - miszerint a kitöltési tényező csökkentésével exponenciálisan növekszik a vízbontás hatásfoka - helyesnek bizonyult! Érdemes megfigyelni, hogy a multiméterrel mért értékek szerint is növekszik a vízbontás hatásfoka a kitöltési tényező csökkentésével. Azonban azt is észre kell vennünk, hogy Kanarev kísérleteiben a 3 % körüli kitöltésnél jóval nagyobb hatásfok volt mérhető. Ez vajon annak tudható be, hogy ott a víz vezetőképessége jóval kisebb volt a mi kísérleteinknél meglévőhöz képest? Ezek szerint a hatásfok rohamosan romlik, ha a víz vezetőképességét növeljük? Erre kerestük a választ a következő kísérletekben.

3. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy a víz vezetőképességét növelve megvizsgáljuk, hogy az milyen módon befolyásolja a hatásfokot. A vízbe először egy kevés trisót öntöttünk, de az nem okozott jelentős áramnövekedést. Utána folyamatosan növeltük a trisó mennyiségét, de még a teljes fél kilós csomag tartalmát beleöntve se tudtuk egy adott szintnél - azaz kb. 1,6 A-nál - feljebb vinni a FET-eken keresztülfolyó, multiméterrel mért áramerősséget. Az sem segített, hogy kihagytuk az R1 áramkorlátozó ellenállást és a +12 V-ot a vízbontó egyik sarkára kapcsoltuk közvetlenül. (A másikhoz a FET csatlakozott.) Ekkor közvetlenül rákapcsoltuk az akkumulátort a vízbontó elektródáira és kb. 70 A-t mértünk. Csak úgy pezsgett a víz a nagy mennyiségben termelődött gáztól. Ekkor győződtünk meg arról, hogy a FET nem működik hibátlanul. Ennek ellenére elvégeztük a méréseket. A következő ábrán a vízbontón mért feszültségértékeket láthatjuk különböző kitöltési tényezők mellett. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

439

11. ábra. A vízbontón mért feszültségek értékei különböző kitöltési tényezőknél Az effektív feszültség értékét az itt ismertetett módon határozzuk meg a következő képlettel: Ueff = 0,63 * (Uimp - U=) * k / 100 Impulzus

Uimp

U=

Umért

Ueff

43,00 %

6,5 V

5,0 V

5,18 V

0,406 V

21,50 %

6,0 V

4,5 V

4,65 V

0,203 V

10,75 %

5,0 V

3,5 V

3,74 V

0,102 V

5,37 %

5,0 V

3,0 V

3,10 V

0,067 V

2,88 %

5,0 V

2,5 V

2,68 V

0,045 V

kitöltése (k)

8. táblázat. Az elektrolizáló kapcsain mért feszültségértékek

A 11. ábrából és a 8. táblázatból látható, hogy a 2. kísérletnél kapott eredményekhez képest az egyenáramú szint (U=) valamelyest csökkent. Ez azzal magyarázható, hogy a jobb vezetőképesség miatt a vízbontó saját töltése gyorsabban tudott kisülni. Ennek ellenére az effektív feszültségértékek (Ueff) szinte azonosak voltak a 2. kísérletnél kapott eredményekkel. (lásd a 3. táblázatot) Az áram értékének a meghatározására a vízbontóval sorba kapcsolt 0,011 -os söntön mért feszültség szolgált. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

12. ábra. A 0,011-os söntön mért áramok értékei különböző kitöltési tényezőknél

Az áram értékét a 2. kísérletben leírt módon határoztuk meg. Ieff = [0,37 * Ics * k / 100] / 6 Impulzus

Ics

Imért

Ieff

43,00 %

60 A

1,63 A

1,591 A

21,50 %

60 A

1,04 A

0,795 A

kitöltése (k)

440

10,75 %

60 A

0,60 A

0,398 A

5,37 %

60 A

0,34 A

0,198 A

2,88 %

60 A

0,19 A

0,106 A

9. táblázat. A söntön mért áramok A felvett teljesítmények értékeit mutatja a következő táblázat. Impulzus

Umért

Imért

Ueff

Ieff

Pmért

Peff

43,00 %

5,18 V

1,63 A

0,406 V

1,591 A

8,4434 W

0,6459 W

21,50 %

4,65 V

1,04 A

0,203 V

0,795 A

4,8360 W

0,1614 W

10,75 %

3,74 V

0,60 A

0,102 V

0,398 A

2,2440 W

0,0406 W

5,37 %

3,10 V

0,34 A

0,067 V

0,198 A

1,0540 W

0,0132 W

2,88 %

2,68 V

0,19 A

0,045 V

0,106 A

0,5092 W

0,0048 W

kitöltése

10. táblázat. A számított teljesítmény felvételek A következő táblázatokban a multiméterrel mért és a szkópról leolvasott értékek alapján kiszámított hatásfokokat láthatod. Impulzus

Gáz/perc

Pmért

Gáz/W/perc

mért

43,00 %

24,49 ml/p

8,4434 W

2,90 ml/W/p

40,78 %

21,50 %

11,88 ml/p

4,8360 W

2,46 ml/W/p

34,59 %

10,75 %

7,69 ml/p

2,2440 W

3,43 ml/W/p

48,24 %

5,37 %

4,83 ml/p

1,0540 W

4,58 ml/W/p

64,41 %

2,88 %

2,83 ml/p

0,5092 W

5,56 ml/W/p

78,19 %

kitöltése

11. táblázat. A multiméter alapján számított hatásfokok

Impulzus

Gáz/perc

Peff

Gáz/W/perc

eff

43,00 %

24,49 ml/p

0,6459 W

37,91 ml/W/p

533,2 %

21,50 %

11,88 ml/p

0,1614 W

73,61 ml/W/p

1035,3 %

10,75 %

7,69 ml/p

0,0406 W

189,41 ml/W/p

2663,9 %

5,37 %

4,83 ml/p

0,0132 W

365,91 ml/W/p

5146,4 %

2,88 %

2,83 ml/p

0,0048 W

589,58 ml/W/p

8292,3 %

kitöltése

441

12. táblázat. Az oszcilloszkóp alapján számított hatásfokok A következő ábrán a vízbontás hatásfokát láthatjuk a kitöltési tényező függvényében. A kék vonal a 2. kísérlet adatait tartalmazza, a rózsaszín pedig a 3. kísérletét.

13. ábra. A vízbontás hatásfoka a kitöltési tényező függvényében

Kiértékelés: Mint látjuk, a hatásfok körülbelül a felére esett, mikor az áramimpulzusok csúcsértéke háromszor nagyobb lett. Ez nem túl örömteli hír, mivel ez azt sugallja, hogy az áramerősség növelésével csökken a hatásfok. Következzék egy gyors számolás a 2. és 3. kísérletek eredményei alapján annak meghatározására, hogy elméletileg körülbelül milyen hatásfokot érhetünk el 2000 A-es áramcsúcsoknál 2,88 %-os kitöltési tényezőt feltételezve. Ha Ics = 20 A, akkor  = 17668 % Ha Ics = 60 A, akkor  = 8292 % Ha Ics = 2000 A, akkor  = 17668 / (100 * 2/3) = 265 % Mint látjuk, elméletileg nagyon leesik a hatásfok az áramerősség erőteljes növekedése esetén. Ezt kompenzálandó viszont csökkenthetjük a kitöltési tényezőt.

442

A 2. és 3. kísérletek alapján azt is láthatjuk, hogy a kitöltési tényező felezésével a hatásfok megduplázódik. A Horváth féle szabadalomban használt 0,6 %-os kitöltéshez a 0,72 % áll a legközelebb, amit a 2,88 % néggyel való osztásával kapunk. Ekkor a hatásfok megnégyszereződik, azaz  = 265 % * 4 = 1060 %. Ez az 1060 %-os hatásfok azt jelenti, hogy 1 W villamos energia felhasználásával kb. 75 ml/perc durranógázt tudunk előállítani. Az itt bemutatott kísérleteknél kapott eredményekre alapozva tudjuk, hogy egy 650 cm3-es motor körülbelül 12 liter gázt fogyaszt percenként, aminek az előállításához szükséges teljesítmény: P = 12 000 ml/perc / 75ml/perc/W = 160 W. Egy 1300 cm3-es motor gázszükségletét ennek a duplájával, azaz 320 W villamos energia befektetésével tudjuk előállítani. Ez nagyon jól hangzik, bár ez az eredmény még jobb kell legyen a valóságban, mivel a Horváth féle vízbontó kb. 90 W-ot fogyasztott, de azt se folyamatosan, hanem időszakosan. Ez a tény azt sugallja, hogy az áramerősség növekedésével a hatásfokcsökkenés nem lineáris, hanem egy exponenciálisan lecsengő jelleget mutat, azaz a fentebb számolt 2000 A esetén is legalább 4000 %-os hatásfokot tudunk elérni. Természetesen ezek csak elméleti fejtegetések, a tényleges hatásfokot a nagy áramoknál csak kísérletekkel lehet pontosan meghatározni!

4. kísérlet A kísérlet célja az volt, hogy az eddigi kísérletekben használt 4 db sorba kötött elektródalemez számot lecsökkentsük kettőre, így vizsgálva a hatásfokot. Az elképzelésünk az volt, hogy ha az elektródalemezek között az impulzusok szüneteiben mérhető egyenfeszültség (U=) csak egy elektróda páron esik, akkor a vízbontás hatásfoka növekszik, hiszen ekkor a vízbontáshoz szükséges minimális 1,47 V állandóan jelen van, még az impulzusok szüneteiben is. A vízben lévő trisó mennyisége megegyezett a 3. kísérletben használttal. A következő ábrán a vízbontón mért feszültségértékeket láthatjuk különböző kitöltési tényezők mellett. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

443

14. ábra. A vízbontón mért feszültségek értékei különböző kitöltési tényezőknél Az effektív feszültség értékét az itt ismertetett módon határozzuk meg a következő képlettel: Ueff = 0,63 * (Uimp - U=) * k / 100 Impulzus

Uimp

U=

Umért

Ueff

43,00 %

7,0 V

3,5 V

3,65 V

0,948 V

21,50 %

7,0 V

3,0 V

3,07 V

0,474 V

10,75 %

7,0 V

3,0 V

2,66 V

0,237 V

5,37 %

7,0 V

2,5 V

2,40 V

0,152 V

2,88 %

7,0 V

2,5 V

2,26 V

0,081 V

kitöltése (k)

13. táblázat. Az elektrolizáló kapcsain mért feszültségértékek Az áram értékének a meghatározására a fent említett vízbontóval sorba kapcsolt 0,011 -os söntön mért feszültség szolgált. 43 %-os

21,5 %-os

10,75 %-os

5,37 %-os

2,88 %-os

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

kitöltés

15. ábra. A 0,011 -os söntön mért áramok értékei különböző kitöltési tényezőknél

Az áram értékét a 2. kísérletben leírt módon határoztuk meg. Ieff = [0,37 * Ics * k / 100] / 6 Impulzus

Ics

Imért

Ieff

43,00 %

70 A

2,80 A

1,86 A

21,50 %

70 A

1,48 A

0,93 A

10,75 %

70 A

0,80 A

0,46 A

kitöltése (k)

444

5,37 %

70 A

0,41 A

0,23 A

2,88 %

70 A

0,22 A

0,12 A

14. táblázat. A söntön mért áramok A felvett teljesítmények értékeit mutatja a következő táblázat. Impulzus

Umért

Imért

Ueff

Ieff

Pmért

Peff

43,00 %

3,65 V

2,80 A

0,948 V

1,86 A

10,2200 W

1,7633 W

21,50 %

3,07 V

1,48 A

0,474 V

0,93 A

4,5436 W

0,4408 W

10,75 %

2,66 V

0,80 A

0,237 V

0,46 A

2,1280 W

0,1090 W

5,37 %

2,40 V

0,41 A

0,152 V

0,23 A

0,9840 W

0,0349 W

2,88 %

2,26 V

0,22 A

0,081 V

0,12 A

0,4972 W

0,0097 W

kitöltése

15. táblázat. A számított teljesítmény felvételek A következő táblázatokban a multiméterrel mért és a szkópról leolvasott értékek alapján kiszámított hatásfokokat láthatod. Impulzus

Gáz/perc

Pmért

Gáz/W/perc

mért

43,00 %

37,21 ml/p

10,2200 W

3,64 ml/W/p

51,19 %

21,50 %

18,18 ml/p

4,5436 W

4,00 ml/W/p

56,26 %

10,75 %

11,21 ml/p

2,1280 W

5,26 ml/W/p

73,98 %

5,37 %

5,94 ml/p

0,9840 W

6,03 ml/W/p

84,81 %

2,88 %

3,91 ml/p

0,4972 W

7,86 ml/W/p

110,54 %

kitöltése

16. táblázat. A multiméter alapján számított hatásfokok

Impulzus

Gáz/perc

Peff

Gáz/W/perc

eff

43,00 %

37,21 ml/p

1,7633 W

21,10 ml/W/p

296,8 %

21,50 %

18,18 ml/p

0,4408 W

41,24 ml/W/p

580,0 %

10,75 %

11,21 ml/p

0,1090 W

102,84 ml/W/p

1446,4 %

5,37 %

5,94 ml/p

0,0349 W

170,20 ml/W/p

2393,8 %

2,88 %

3,91 ml/p

0,0097 W

403,09 ml/W/p

5669,3 %

kitöltése

17. táblázat. Az oszcilloszkóp alapján számított hatásfokok

445

A következő ábrán a vízbontás hatásfokát láthatjuk a kitöltési tényező függvényében. A kék vonal a 2. kísérlet adatait tartalmazza, a rózsaszín a 3. kísérletét, a sárga pedig a 4. kísérletét.

16. ábra. A vízbontás hatásfoka a kitöltési tényező függvényében

Kiértékelés: Az eredmény megegyezett az itt végzett kísérleteinkkel, azaz a sorba kapcsolt elektróda lemezek számának növelésével egy bizonyos pontig nő a hatásfok. A négy lemezes elektrolizáló hatásfoka majdnem a duplája a kétlemezes elektrolizáló hatásfokának. Ez azért meglepő, mert két lemez használatával az impulzusok közötti szünetekben még a legkisebb kitöltésnél (2,88 %) is meghaladja az egy cellára eső feszültség az 1,47 V-os feszültséget, ami az elektrolízis beindításához szükséges. Ha azonban közelebbről megvizsgáljuk a feszültségeket és az áramokat, azt tapasztaljuk, hogy az áram értéke nem nőtt jelentősen, mindössze: [(70 A * 100) / 60 A] - 100 = 16,6 %-ot. Az elektrolízis során termelt gáz viszont az áramerősség függvénye. Ha nő az áramerősség, akkor növekednie kell a gáztermelésnek is.

446

Vizsgáljuk meg a gáztermelés változását: [(3,91 * 100) / 2,83) - 100 = 38,2 %. Mint látjuk, a gáztermelés változása a duplája az áramerősség változásnak. Ez pontosan az, amit elvártunk ettől a kísérlettől! De akkor miért csökken mégis a hatásfok? A válasz a befektetett feszültségekben keresendő. Ha összehasonlítjuk a 8. és a 13. táblázatokat, akkor láthatjuk, hogy a befektetett feszültség a duplájára nőtt a 4. kísérletben, ugyanazon tápfeszültség mellett. Viszont ezt a feszültségnövekedést nem az egyenáramú összetevő növekedése okozta, mivel az közel állandó maradt, (ezt az állandóságot egyébként korábban már itt is megfigyeltük), hanem a feszültség impulzus amplitúdója és az egyenáramú összetevő közötti különbség (Uimp - U=) növekedése. Tudjuk azt, hogy az 1,47 V-os minimális feszültség feletti feszültségek csak hővé alakulnak, ezért az elektrolízis hatásfokát csökkentik. Ebből az következik, hogy a mindenkor rendelkezésünkre álló tápfeszültség dönti el, hogy hány sorba kötött elektródalemezt célszerű használnunk. Mivel mi az autókban található rendszerint 12 V-os akkumulátort használjuk, ezért célszerű öt lemezt sorba kapcsolni a lehető legjobb hatásfok elérésére, így a cellákon eső feszültség közel 3 V lesz. Végezzünk el még egy elemzést. Határozzuk meg, hogy az egyes kísérletekben a különböző kitöltési tényezőknél mekkora volt az amperenkénti gáztermelés. Ezt láthatjuk a következő táblázatban. Kís. 43 %

21,5 %

10,75 %

5,37 %

2,88 %

2

33,79 ml/p/A

34,83 ml/p/A

46,59 ml/p/A

56,21 ml/p/A

57,43 ml/p/A

3

15,39 ml/p/A

14,94 ml/p/A

19,32 ml/p/A

24,39 ml/p/A

26,70 ml/p/A

4

20,01 ml/p/A

19,55 ml/p/A

24,37 ml/p/A

25,83 ml/p/A

32,58 ml/p/A

18. táblázat. Az amperenkénti gáztermelés a kitöltési tényező függvényében a különböző kísérleteknél A következő ábrán a 18. táblázat grafikus ábrázolása látható. A kék vonal a 2. kísérlet adatait tartalmazza, a rózsaszín a 3. kísérletét, a sárga pedig a 4. kísérletét.

447

17. ábra. A 18. táblázat grafikus ábrázolása

Érdekes, hogy ebben a számítási módozatban, mikor a feszültség értékét nem vettük figyelembe, a két lemezes elektrolizáló hatásfoka ugyanakkora vezetőképességű elektrolit oldatban jobb volt, mint a négylemezes megoldásnál! Ez alátámasztja a pár sorral feljebb ismertetett feltételezésünket, miszerint a hatásfok a kétlemezes vízbontónál látszólag azért romlott, mert a feszültség impulzus amplitúdója és az egyenáramú összetevő közötti különbség (Uimp - U=) növekedett. Azt is érdemes megfigyelni, hogy a 43 %-os és a 21,5 %-os kitöltési tényezők között a hatásfok közel állandó, utána viszont - a kitöltési tényező csökkentésével - az fokozatosan növekszik.

További lehetséges kísérletek Az ezen az oldalon ismertetett négy kísérlet nagyon sok hasznos információt adott a továbblépéshez. Egyértelműen pozitívumnak számít az, hogy a kitöltési tényező csökkentésével a hatásfok exponenciálisan növekszik! Eddig ez csak elméleti fejtegetésként volt nagyon valószínű, azonban a kísérleteink ezt egyértelműen bizonyították is! 448

Az egyetlen fennmaradó kérdés most már csak az, hogy hogyan válltozik ez a kitűnő hatásfok az áramcsúcsok növekedésével?

Nagyon fontos lenne, hogy minél többen megismételjétek a kísérleteinket, hogy láthassuk, az itt bemutatott kísérleti eredmények könnyen reprodukálhatóak. Ha van hozzá kedved, ismételd meg a kísérleteket, kiegészítve a további lehetséges kísérletekkel - és természetesen a saját ötleteiddel - és MINDENKÉPPEN küldd el nekünk az eredményeidet! Meyer elektrolizálója

Sanley A. Meyer nagyfeszültséget használva bontotta le a vizet hidrogénra és oxigénra. Az általa alkalmazott módszer nagyon jó hatásfokot biztosított, a víz lebontására használt energiának a több százszorosát tudta kinyerni a hidrogén elégetésekor. A Meyer féle szabadalmat magyar nyelvre lefordítva itt megtalálhatod, ezért ezen az oldalon inkább Meyer kevésbé ismert írásaiból szemezgettem.

"A fizika törvényei "adott" feltételeken alapuló bizonyított függvények... Változtassuk meg a feltételek egyikét és a törvényt nem lehet tovább alkalmazni... Egy "új" törvény születik a fizikai világ tudatában. Miért? ...Mert az atomok intelligenciával rendelkeznek... Stanley A. Meyer"

1. ábra. Stanley A. Meyer a vízautójával

449

A történelem során az emberiség sokféle módon használta a vizet a Földön az életének megkönnyítésére. Miért ne lehetne most a vizet üzemanyagként használni, mely hajtaná az autónkat, fűtené a házunkat, repítené az embereket s lökné előre az űrhajóinkat a galaxisunk határain túlra. A Biblia próféciái megjövendölték ezt. Egy gallon (3,785 liter) víz atomi energiája 2,5 millió hordó (397,5 millió liter) olaj atomi energiájával egyezik meg. A víz nyilvánvalóan ingyen van, nagy bőségben lelhető fel és újrahasznosítható.

Meyer vízautója a következőképpen néz ki:

2. ábra. Meyer vízautója

Az itt következő film Meyer vízautóját mutatja be.

3. ábra. Az elektrolizáló készülék működés közben 450

Ezen a második filmen megnézheted magát az elektrolizálót működés közben. A filmben szerepel három adat: 

Az elektrolízis által felhasznált áram nem több 0,5 A-nál



Az elektrolízis során előállított hidrogéngáz pár százszor több energiával rendelkezik, mint amennyi energia a víz lebontására lett felhasználva



Az alkalmazott rezonanciafrekvencia 20 kHz

A filmeket innét töltöttem le.

Az elektromos feszültség használata a vízmolekulák stimulálására Működési paraméterek

Pulzáló transzformátor A pulzáló transzformátor (A/G) megnöveli a feszültség amplitúdóját vagy potenciálját a pulzálás közben. A primertekercs elektromosan szigetelve van a szekunder tekercstől. Ez alkotja a feszültségnövelő áramkört (AA).

451

4. ábra. A feszültségnövelő áramkör (AA)

A feszültség amplitúdója vagy potenciálja azáltal növekedik, hogy a szekunder tekercs (A) menetszáma meghaladja a primer tekercs (G) menetszámát. Az elektromosan szigetelt test (J) meggátolja az elektronok áramlását a bemeneti áramkör "föld"-jére.

Blokkoló dióda A blokkoló dióda (B) megakadályozza a szekunder tekercs (A) elektromos rövidzárát az impulzusok szüneteiben, mivel a dióda csak egy irányba vezeti az áramot.

LC kör A gerjesztő területtel (E1/E2) sorbakötött fojtótekercs (C) egy induktivitásból és kapacitásból álló LC kört alkot, mivel a gerjesztő terület (E1/E2) kondenzátorként viselkedik a pulzáló impulzusok hatására, mint azt a 4. ábrán és az 5. ábrán is láthatjuk.

452

5. ábra. Az LC kör

A közönséges víz a dielektromos tulajdonsága miatt (mely 25 °C-on kb. 80) az elektromos lemezek (E1/E2) között kondenzátort (ER) formál. Ezáltal a víz a feszültségnövelő áramkör részévé válik, mintegy "ellenállás"-t alkotva az elektromos "test" és a pulzáló frekvencia pozitív potenciálja között. Ez az ellenállás akadályozza az elektronok áramlását a pulzáló áramkörben. (lásd az 4. ábrán.) A fojtótekercs (C) moduláló tekerccsé válik, ami az adott töltő frekvencián a kapacitást (E1/E2) egy magasabb feszültségszintre emeli az alkalmazott bemeneti feszültség határain belül. A fojtótekercs (C) és a kapacitás (ER) tulajdonságai határozzák meg, hogy milyen frekvencián lép fel a rezonancia jelensége. A rezonancia frekvencia értékét növelhetjük vagy csökkenthetjük az induktivitás és/vagy a kapacitás értékeinek megváltoztatásával. A kialakult rezonanciafrekvencia értéke természetesen nem függ a feszültség amplitúdójától, mint azt a 6. ábra és a 7. ábra is mutatja.

6. ábra. A lépéses töltés 453

7. ábra. Az impulzusok "csomagokat" alkotnak

Az LC kör impedanciáját az induktivitás (C) értéke, a kapacitás értéke (ER) és a feszültség impulzusainak frekvenciája határozza meg. A sorba kapcsolt tekercs és kondenzátor impedanciája Z a következő egyenlettel határozható meg: Z = Xc - Xl ahol: 1 Xc = ------------2 *  * f * C és Xl = 2 *  * f * L A sorba kapcsolt LC kör rezonancia frekvenciája (f0) a következőképpen határozható meg: 1 f0 = ------------------

454

2 *  *

( L * C )

A soros LC kör feszültsége Ohm törvénye szerint: Ut = I * Z

LC feszültség A rezonanciához közeli frekvencián az alkatrészeken mérhető feszültség magasabb, mint alkalmazott feszültség (H), a rezonancia frekvencián pedig a tekercsen és a kondenzátoron mérhető Ut feszültség értéke elméletileg végtelen. A tekercsen (C) mérhető feszültség: Ut * Xl Ul = --------Xl - Xc A kondenzátoron (ER) mérhető feszültség: Ut * Xc Uc = --------Xl - Xc

A rezonancia során a bejövő egypólusú impulzus-sorozat (H) (lásd a 4. ábrán és a 8. ábrán) egy lépéses töltést hoz létre a gerjesztő területen (ER). (lásd a 6. ábrát és a 7. ábrát.) A feszültség intenzitása nulláról indul és magas pozitív feszültséget ér el egy fokozatosan növekvő függvény szerint. Amikor a feszültség impulzusok megszűnnek, a potenciál nullához közeli értékre esik, majd az újabb impulzusok hatására a feszültségnövekedés folyamata újból elkezdődik.

455

8. ábra. A kapuzott egypólusú impulzusok feszültség-amplitúdója dinamikusan szabályozza a termelődő hidrogéngáz mennyiségét

A feszültség értéke a gerjesztő területen (ER) meghaladhatja a 20000 V-ot is az (AA) áramkörben. Ezt az értéket a bemeneti impulzus-sorozat (H) értéke befolyásolja.

RLC kör A tekercs (C) vezetéke bizonyos ellenállással (Rl) rendelkezik, mely akadályozza az egyenáram folyását. Z =

[ Rl2 + (Xl - Xc)2 ]

Kettős RLC hálózat Az ellentétes polaritású feszültségzónához (E2) kapcsolódó, a fojtótekercshez (C) hasonló változtatható induktivitású tekercs (D) tovább akadályozza az elektronok áramlását a feszültségnövelő áramkörben. A változtatható érintkező kefe segítségével tovább lehet finomítani a rezonanciát. A (D) tekercs a (C) fojtótekerccsel egyetemben elektromosan kiegyenlíti az ellentétes feszültség elektromos potenciálját az (E1/E2) feszültségzónában.

456

VLC ellenállás Mivel a szekunder tekercs (A) szintén ellenállással rendelkező vezetékből (R1) van tekercselve, ezért az áramkör teljes ellenállása: Z = Rl + Z2 + Z3 + Re ahol: 

Re - a közönséges víz dielektromos állandója (Szerintem Meyer itt a víz ellenállását akarta mondani)

Ohm törvényét alkalmazva: U = I * R vagyis: P = U * I Ebből következik, hogy a teljesítmény (P) egyenes arányban áll a feszültséggel (U) és az árammal (I).

A feszültség dinamikája Potenciális energia A feszültség "elektromos nyomás" vagyis "elektromos erő", melyet potenciálnak is nevezünk. Minél nagyobb a potenciál, annál nagyobb az "elektromos vonzóerő" vagy "elektromos taszítóerő" az adott áramkörben. A feszültség potenciálja "nem változó" energetikai állapot, míg az elektronok áramlása szabályozható.

Megjegyzés: Itt Meyer egyértelműen feszültséggenerátorra gondolt, mivel csak akkor kapjuk meg az iménti feltételt, vagyis bármilyen

457

kis

ellenállású

fogyasztó

használatakor

is

állandó

marad

a

feszültségforrás feszültsége.

A feszültség által végzett munka Egy elektromos áramkörben a töltéssel rendelkező részecskék elektromos vonzást vagy taszítást fejtenek ki egymásra. Ennek a vonzásnak vagy taszításnak a nagysága az alkalmazott feszültségtől függ. Ezt az elektromos erőt "feszültség mező"-nek is nevezik és pozitív vagy negatív elektromos töltéssel rendelkezik. Az ionok vagy részecskék az elektromos áramkörben töltéssel rendelkeznek Azok az ionok vagy részecskék, melyeknek azonos a töltésük, taszítják, míg az ellentétes töltésűek vonzzák egymást. (lásd a 9. ábrát.)

9. ábra. Az elektromos mező hatása egy elektromosan töltött részecskére

Továbbá, az elektromos töltéssel rendelkező ionok vagy részecskék az ellentétes töltésű elektromos mező irányába gyorsuló mozgást végezve jutnak el. Newton második törvénye kimondja, hogy: F a = --458

m ahol: 

a - a töltött ion vagy részecske gyorsulása



F - az eredő erő



m - az ion vagy részecske tömege

Az eredő erő az "elektromos vonzóerő" két ellentétes töltésű részecske között, melyet Culomb törvénye alapján meghatározhatunk: q * q' F = ------R * R Két töltés között a potenciálkülönbséget azzal a munkával jellemezzük, mely a két töltés egyesítéséhez szükséges. Ezt a következőképpen határozhatjuk meg: q F = ---eR ahol: 

U - két töltés közötti potenciálkülönbség



q - a töltés



R - a töltések közötti távolság



e - a közeg dielektromos állandója

A feszültség stimuláció atomi szintű kapcsolatai Egy atomban kétféle elektromos töltéssel rendelkező tömeg van. Az atommag körül keringő elektronok negatív (-) töltésűek, míg az atommagban lévő protonok pozitív (+) töltésűek.

459

Elektromosan semleges állapotban a negatívan töltött elektronok száma megegyezik a pozitívan töltött protonok számával. Amikor egy vagy több elektron kiszakad az atomból, az atom össz elektromos töltése pozitív lesz, ezért ezt az atomot pozitív ionnak nevezzük. Amikor pedig egy vagy több elektron kapcsolódik egy semleges atomhoz, annak eredő töltése negatív lesz, ezért ezt az atomot negatív ionnak nevezzük.

10. ábra. A vízmolekula elektromos töltései

Az elektromos áramkör (4. ábra) feszültség-potenciálja az ellentétes polaritás okozta vonzóerőnek köszönhetően egy vagy több elektron kiszakítását eredményezheti a semleges atomokból, amint ez a 11. ábrán és a 12. ábrán is látható.

460

11. ábra. A hidrogén "darabolása"

Az elektromos vonzerő (qq') kovalens kötést hoz létre az ellentétes töltésű atomok között. Mikor az oxigénatom összekapcsolódik két hidrogénatommal, akkor átveszi tőlük az elektronokat és vízmolekula keletkezik. (lásd aa' a 10. ábrán.) Az oxigénatom elektromosan negatív töltésű lesz, mivel most már 10 negatívan töltött elektronja és csak 8 pozitívan töltött protonja van. A hidrogénatom az egyetlen pozitív töltésű protonjával pozitív töltésű lesz, hiszen a negatív töltésű elektront (aa') megosztja az oxigénatommal. A két pozitívan töltött hidrogénatom (++) töltése egyenlő a negatívan töltött oxigénatom (--) töltésével, ezáltal a vízmolekula elektromosan semleges töltésű. Tehát csak a vízmolekulát alkotó atomok rendelkeznek elektromos töltéssel.

A vízmolekula bontása feszültséggel A gerjesztett területen (ER) pulzáló feszültség a vízmolekulákat alkotórészeire bontja, miközben a feszültségnövelő áramkör (AA) megakadályozza az elektronok áramlását. Az atomok körül keringő elektronok a szétválás pillanatát követően azonnal a pozitív töltésű lemezhez húzódnak. (lásd a 12.ábrát)

461

12. ábra. Az elektromos polarizáció

A pozitív töltésű elektromos mező (E1) nem csak a negatív töltésű oxigénatomot vonzza, hanem a vízmolekula negatív töltésű elektronjait is. Ugyanakkor a negatív töltésű elektromos mező (E2) a pozitív töltésű hidrogénatomokat vonzza. Mivel a negatív töltésű elektronok kilépnek a vízmolekulából, ez egyúttal a kovalens kötés (qq') megszűnéséhez is vezet. Az elektronhiánnyal rendelkező szabad atomok elkapják a szabadon áramló elektronokat, mikor a pulzáló feszültségimpulzusokat kikapcsoljuk. A felszabadított és elektromosan semlegesített atomok elhagyják a vizet hidrogén- és oxigéngáz formájában. Ezért nevezzük a feszültségstimulált vízbontást "Elektromosan Polarizált Folyamat"-nak. Ha még tovább növeljük a feszültségszintet, akkor a felszabadított atomok ionizált állapotba kerülnek. Minden egyes atom elektromosan töltött lesz, melyek a negatívan töltött elektronokkal egyetemben eltérülnek, ezáltal egy másik fizikai törvény - a részecske ütközés - is érvénybe lép az elektromosan töltött vízfürdőben. Az elektromosan töltött részecskéknek a feszültség által eltérített oda-vissza történő rezgő mozgását "Rezonáló Tevékenység"-nek nevezzük. Ezt mutatja be a 13. ábra.

462

13. ábra. Az elektromos feszültségzónák a rezonáló üregben

A pulzáló feszültség amplitúdójának változtatásával és a frekvencia behangolásával nagyon kis áramerősség mellett tudjuk előállítani a szükséges mennyiségű hidrogént.

Lézeres Kölcsönhatás A fénykibocsátó diódák (Light-Emitting Diodes = LED) csoportja (lásd a 14. ábrán) a látható tartomány egy szűk sávjában bocsát ki fényenergiát a feszültségstimulált vízfürdőbe.

463

14. ábra. LED-ek csoportja

15. ábra. A foton energiája rezonanciát kelt

464

16. ábra. "Lézer-befecskendezéses" rezonáló üreg

Megjegyzés: Meyer lézerről beszél, amit a LED diódák bocsátanak ki. Ez természetesen nem pontos fogalmazás, hiszen a lézer nem más,

mint

a

fénysugarak

természetes

"párhuzamosítása",

elhelyezett

tükrök

vezetése.

LED-eknél

A

állapotban azaz

segítségével ez

nem

több

a

áll

pl.

irányba

különböző

fénysugarak fenn,

szétszóródó

mivel

egyező a

szögben irányba

LED-ek

által

kibocsátott fénysugarak ugyanúgy szétszóródnak, mint bármilyen más hagyományos fényforrás esetén. Mivel azonban Meyer a "lézer" szót használta, ezért a fordításban is ezt a szót látod. Ha viszont gondolatban a "lézer" szót felcseréled a "fény" szóra, akkor máris minden a helyére kerül. A lézerről bővebben itt és itt (2.rész) olvashatsz.

Az elnyelt lézerenergia (elektromágneses energia) hatására sok atom veszíti el az elektronjait, miközben nagy energiával látja el a felszabadított, gyúlékony gázionokat. A lézer vagy fény intenzitása egyenesen arányos a LED-en átfolyó áram nagyságával:

465

Uin - Uled Rs = ---------Iled ahol: 

Rs - a LED-del sorbakapcsolt ellenállás értéke ()



Uin - bemeneti feszültség (általában 5V)



Iled - az egy LED-en átfolyó áram (általában 20 mA)



Uled- a Led-en eső feszültség (általában 1,7 V)

A párhuzamosan kötött LED-ek teljesítményfelvétele Ohm törvénye szerint: P = Ucc * It ahol: 

P - a LED-ek eredő teljesítményfelvétele (W)



Ucc - az alkalmazott feszültség (általában 5V)



It - A LED-eken keresztülfolyó eredő áram (A)

A lézer vagy fény intenzitása az impulzus frekvenciájának (1 Hz - 65 Hz) függvénye: Ion2 * T1 Le =

[ ----------- ] T1 + T2

ahol: 

Le - a fény intenzitása (W)



Ion - a bekapcsolt állapotban folyó áram (A)



T1 - a bekapcsolt állapot ideje (sec)



T2 - a kikapcsolt állapot ideje (sec)

466

Az elektromosan polarizált folyamat során történő "lézer-befecskendezés" és a fényenergia intenzitásának vezérlése a gyúlékony gázokat egy magasabb energetikai szintre emeli, mely gyorsítja a gáztermelést és növeli a gázok égése során a hőmérsékletet.

Elektron kinyerési folyamat Az elnyelt lézerenergia eltéríti az elektronokat a gázatomok atommagjától az impulzus kikapcsolt állapotában. A visszatérő pozitív feszültség-impulzus (k) a negatív töltésű (qq') szabad elektronokat a pozitív feszültségzónába (E3) vonzza. Ezalatt a pulzáló negatív elektromos feszültség (E4) a pozitívan töltött (qq') atommagot vonzza. A pozitív feszültségű mező (E3) és a negatív feszültségű mező (E4) egyidejűleg kapcsolódnak ki/be ugyanazokkal az impulzusokkal vezérelve.

17. ábra. Az elektron kinyerő áramkör (BB)

Az elektron kinyerő áramkör (BB) a 17. ábrán elvonja, elkapja és felhasználja a gázatomokból felszabadított elektronokat, mely gázatomok ezáltal "Kritikus Állapot"-ba jutnak, azaz magas energiatartalmú, elektronhiánnyal rendelkező gyúlékony gázzá válnak. Az R4, R6 és R7 ellenállásértékek, az Rg gázállandó, valamint az elektromosan szigetelt "föld/test" (W) meggátolja az elektronok áramlását a rezonancia frekvencián működő impulzus bekapcsolt állapotában. A 467

gázok a kritikus állapotban vannak tartva azáltal, hogy a mozgó atomok között nem valósulhat meg az elektroncsere. A felszabadult negatív töltésű elektronok hő formájában használódnak el, mikor az áramelnyelő készülék (S) (például egy villanyégő) pozitívan van töltve a pulzálás során. A lézer által aktivált gázionok taszítják a szabad elektronokat. Az elektronkinyerőt "Hidrogéngáz pisztoly"-nak hívják és a rezonáló üreg tetején helyezkedik el.

A teljes forrást angol nyelven itt nézheted meg.

A vezérlő elektronika megtervezése Meyer konkrét kapcsolási rajzot nem hagyott hátra, de amiket leírt, abból mi is tudunk tervezni egyet. A következő adatokkal rendelkezünk: 

Az impulzusok frekvenciája 20 kHz körül van. A Watercar levelező listán az egyik srác azonban azt mondta, hogy Ő reprodukálta Meyer elektrolizálóját és azt tapasztalta, hogy 42,5 kHz-en volt a maximális a gáztermelés. Ugyanakkor Meyer a szabadalmában azt is írja, hogy a fojtótekercs következtében az impulzusok lecsengése után, vagyis amikor az 50 %-os kitöltés szünete kezdődik (ez nem az impulzuscsomag szünete) újabb impulzus alakul ki, ezért a frekvencia megduplázódik.



Az impulzusok kitöltési tényezője 50 %-os (A primer oldalon).



Az impulzusok csomagokban kell hogy érkezzenek, azaz vannak aktív és vannak passzív állapotok. Az aktív állapot során történik a vízmolekulák szétszakítása az őket alkotó atomokra, melyek felfelé emelkednek s elhagyják a vizet. Az impulzuscsomag kikapcsolt állapotában távoznak a szabad elektronok és a gázok a vízből.



A 4. ábrán látható kapcsolásban az impulzustranszformátor egy közönséges torroid transzformátor. A primer oldalon a menetek száma 200, a szekunder oldalon pedig 600. Ez háromszoros feszültségnövekedést eredményez, a szabadalomban azonban több mint

468

ötszörös feszültségnövelésről van szó. Ez azért lehetséges, mert a fojtótekercs is indukál impulzusokat a primer oldali impulzusok kikapcsolt állapotában. 

A primer oldalon a feszültség amplitúdója 26 V, ebből következően a szekunder oldalon kb. 130 V feszültséget mérhetünk.



A rezonancia során létrejövő feszültségnövelés következtében ebből kb. 1000 V lesz, mint ahogy ezt a szabadalomból olvashatjuk. A fentebb lefordított szövegben ugyanakkor 20000 V feszültséget említ Meyer a rezonanciafrekvencián. Ez abból adódhat, hogy itt (lásd a 17. ábrán ) a primer oldali feszültség már nem 26 V, hanem 110 V.



A primerkörben folyó áram erőssége max. 0,5 A. Arról azonban nem volt szó, hogy ez az impulzusok áram-amplitúdója, vagy az átlagáram. Szerintem ez az átlagáram.



A fejlődő gáz mennyiségét az impulzusok amplitúdójának segítségével szabályozhatjuk.

Mindezek alapján lett megszerkesztve a következő kapcsolási rajz.

469

18. ábra. A Meyer féle elektrolizálóhoz tervezett kapcsolás

Az elektronika aktív alkatrészeinek az adatlapjai a következők: 

CD4584 - Schmitt-triggerek (vagy helyette a HCF4069 - logikai Inverter)



CD4081 - Két-bemenetű logikai ÉS kapuk



CD4001 - Két-bemenetű logikai NEM kapuk



CD4013 - D típusú flip-flop



CD4516 - Beállítható fel/le számláló



CD4585 - 4 bites komparátor



BS170 - Kisteljesítményű térvezérlésű tranzisztor



LM358 - műveleti erősítő



BSS110 - Kisteljesítményű térvezérlésű tranzisztor



BC547C - NPN Tranzisztor



2N3715 - Teljesítményerősítő tranzisztor



2N3055 ST - Teljesítményerősítő tranzisztor

Az impulzuscsomagok előállítása Mivel a rezonanciafrekvencia az elektródalemezek alkotta kondenzátor kapacitásától is függ, s mivel ennek a kapacitásnak az értéke a víz változó dielektromos "állandó"-jának függvényében változik, ezért olyan áramkört kell használnunk, aminek a frekvenciáját folyamatosan utána tudjuk hangolni. Ehhez a legjobb megoldás mikrokontroller vagy mikroprocesszor használata. Először azonban az a célunk, hogy az elektrolízis jelenségét tanulmányozzuk, így az impulzuscsomagokat egy digitális IC-kből álló elektronika segítségével állítjuk elő. Az impulzuscsomag generátor eredeti kapcsolási rajzát innét vettem. A 18. ábrán látható kapcsolási rajz különböző hosszúságú és frekvenciájú impulzuscsomagokat állít elő. 

Az impulzusok frekvenciáját a P1 potméterrel állíthatjuk be 5 - 20 kHz közötti értékekre. (Ha a CD4584-es Schmitt-trigger IC 1. lábához kapcsolódó 2,2 nF-os kondenzátor értékét csökkentjük, akkor ez a frekvenciasáv feljebb húzódik.)

470



Az impulzusok közötti szünet hosszúságát a P2 potméterrel állíthatjuk be 0,2 - 2 msec közötti értékekre.



Az egy csomagon belüli impulzusok számát az S1 - S4 kapcsolókkal határozhatjuk meg 0 és 14 között a kettes számrendszer alapján. Az eredményből azonban egyet mindig ki kell vonni. Ha pl. az S4 és az S1 van bekapcsolva, akkor (S4+S1)-1=(1+8)-1=8 impulzust kapunk.



Az impulzuscsomagok közötti szünet ideje az impulzusok idejének egész számú többszöröse.

A CD4081 IC 3. lábán jelenik meg a formált és kapuzott impulzuscsomag, mely a következőképpen néz ki.

19. ábra. A CD4081 IC 3. lábán megjelenő impulzuscsomag alakja

A 19. ábra azt az esetet mutatja, mikor egy impulzuscsomagban 5 impulzus jelenik meg, tehát az S2 és S3 kapcsolók vannak bekapcsolva: (S2+S3)-1 = (4+2)-1 = 5. Az impulzuscsomag előállításához használt IC-k táplálását nem a +12 V-os tápról, hanem a 7810-es feszültség-stabilizátor IC kimenetén megjelenő nagyon stabil +10 V-ról biztosítjuk. Ezzel azt érjük el, hogy a jelgenerátor frekvenciája állandó marad még akkor is, ha a tápfeszültség értéke ingadozik. A teljesítményerősítő fokozat táplálását viszont már a 12 V-os tápegységről oldjuk meg. Ez lehetővé teszi, hogy a stabilizátor IC-n csak viszonylag kis áramok folyjanak át, így azt nem kell hűteni.

Az impulzusok alakjának fűrészfogúvá alakítása A jobb hatásfok érdekében a négyszög alakú impulzusokat át kell alakítanunk fűrészfog alakúvá. Ezt az LM358-as műveleti erősítővel, valamint a BSS110 és BS170 tranzisztorokkal tehetjük meg. A BSS110 FET kimenetén a 20. ábrán látható jelalakot kapjuk.

471

20. ábra. A BSS110 FET kimenetén megjelenő fűrészfog alakú impulzuscsomag

A fűrészfog generátornál is található egy P3 jelű potméter. Ennek feladata a műveleti erősítőre jutó feszültség amplitúdójának beállítása. Mivel ez határozza meg a minimális bemeneti feszültséget és ezáltal a minimális gáztermelést, ezért ezzel az alapjárathoz szükséges gáztermelést tudjuk beállítani. A fűrészfog generátor eredeti kapcsolási rajzát itt láthatod. Az egyik Olvasó, István javaslatára azonban ezt kicsit módosítottuk úgy, hogy a kimeneten valóban fűrészfog alakú jelet kaphassunk. Az R? ellenállás értéke 500 k-tól 1 M-ig terjedhet. A fűrészfog alakú impulzuscsomag azért biztosít jobb hatásfokot, mivel az elektródalemezek alkotta kondenzátor feltöltődése így gazdaságosabb. Ha megnézzük a 7.ábrát, akkor láthatjuk, hogy bár az első impulzusok amplitúdója elég nagy, ennek ellenére a "kondenzátor" ennek csak egy kis részével töltődik fel. A következő impulzusnál már egy kicsit többel és így tovább. Ha viszont mi állandóan ugyanakkora amplitúdójú impulzusokat juttatunk az elektródalemezekre, akkor az a töltődés elején csak energiaveszteséget okoz. Ezért előnyös a fűrészfog alakú impulzusok alkalmazása, mivel így mindig csak annyi energiát közlünk a kondenzátorral, amennyit az fel is tud venni.

Az impulzusok teljesítményének erősítése A BSS110 FET kimenetén megjelenő fűrészfog alakú impulzuscsomag teljesítménye még nem elegendő ahhoz, hogy az meghajtsa a Tr1 transzformátort, ezért közbe kell iktatni egy teljesítményerősítőt. A teljesítményerősítő első eleme egy műveleti erősítőből áll, amit az LM358-as IC-vel oldottunk meg. Mivel egy tokban két műveleti erősítő is van, ezért a fűrészfog generátornál használt LM358as IC tokjában lévő második műveleti erősítőt használhatjuk. A negatív visszacsatolás ágában lévő

472

10 k-os P4 potméterrel szabályozhatjuk a kimeneti feszültséget, ezáltal pedig a fejlődő gáz mennyiségét. A teljesítményerősítő fokozat másodok eleme az áramerősítő. Erre a célra két tranzisztorból (2N3715 és 2N3055 ST) álló úgynevezett darlington-kapcsolást használhatunk. Ez nagy bemeneti ellenállást, nagy áramerősítést és kicsi kimeneti ellenállást ad, s mindezt a lehető legkevesebb alkatrész felhasználásával. A 2N3055 tranzisztor emitterére kapcsolt 4 db 15 -os ellenállás védi a tranzisztort a túl nagy áramoktól. Az eredő ellenállás 3,75  lesz, ami a tranzisztoron átfolyó áramot lekorlátozza Imax = Ut / Rt = 12 / 3,73 = 3,2 A-ra. Mivel a kimeneti tranzisztor folyamatosan át tud engedni 15 A-t, így az nem fog tönkremenni akkor sem, ha a transzformátor kapcsait véletlenül rövidre zárjuk. A 4 db 15 -os ellenállásnak legalább 11 W-osnak kell lennie, hogy ne égjen el a maximális áramok esetén se. (Pmax = Ut*Ut/R = 12*12/15 = 9,6 W). Amennyiben több áramra van szükségünk, akkor még egy-két 15 -os ellenállást párhuzamosan kapcsolhatunk az itt bemutatott 4 db ellenállással. Úgy számolhatunk, hogy minden egyes ellenállás Ir = Ut / R = 12 / 15 = 0,8 A-ral növeli a maximális kimeneti áramot. Arra azonban figyeljünk, hogy a maximális áram ne haladja meg a 10 A-t. A kimeneti tranzisztorokat hűtőbordával kell ellátni. Mivel a darlington-kapcsolás mindkét tranzisztorának (2N3715 és 2N3055 ST) a kollektora a tokkal galvanikusan érintkezik, s mivel azokat össze is lehet kötni, ezért a két tranzisztort közös hűtőbordára is tehetjük.

A transzformátor méretezése A megfelelő teljesítményre felerősített impulzusok feszültségét a Tr1 transzformátor segítségével tudjuk megemelni a kívánt értékre. A 2N3055-ös teljesítményerősítő tranzisztor kimenetén, 12 V-os tápfeszültségnél maximum 8-10 V-ot kapunk. Ekkor a transzformátor primer tekercsén átfolyó áram maximális amplitúdója 3,2 A, tehát a maximális teljesítmény Pmax = 10 V * 3,2 A = 32 W. Ez a teljesítmény csak időnként lép fel, valamint mivel a transzformátorokat 50 Hz-es frekvenciára méretezik s mivel azt is tudjuk, hogy a frekvencia növekedésével az ugyanakkora teljesítményű trafók méretei csökkennek, ezért

473

biztosak lehetünk abban, hogy a transzformátorunk nem fog se melegedni, se telítődni, ha az 25 Wra van méretezve. Határozzuk meg a transzformátor kimeneti feszültségét. Meyer a szabadalmában említi, hogy 26 Vos bemeneti feszültség mellett 130 V kimeneti feszültséget kapott. Ez 130 / 26 = 5-szörös feszültségnövelés. Mi használhatunk ennél nagyobb feszültséget, hiszen minél magasabb a feszültség, annál több gáz fejlődik és a gázokban rejlő energia szintje is növekszik, mint erről már fentebb olvashattunk. Olyan transzformátort válasszunk, melynek kimeneti feszültsége 5-8 V körül van. Minél kisebb, annál jobb. Ezt az eredetileg kimenetnek, azaz szekunder tekercsnek szánt oldalt fogjuk mi bemenetként használni, az eredeti 220 V-os bemenet pedig most a kimenet lesz. Ha tehát a trafó névleges kimeneti feszültsége 5 V, akkor a menetszám áttétel Ná = 220 V / 5 V = 44, a mi esetünkben tehát, mikor az impulzuscsomag maximális amplitúdója 10 V, a kimeneten 10 V * 44 = 440 V amplitúdójú jeleket kapunk. Ha pedig a trafó névleges kimeneti feszültsége 8 V, akkor az előbbi példához hasonlóan számolva már csak 10 V * 220 V / 8 V = 275 V amplitúdójú jeleket kapunk. Ezért jobb az, ha olyan gyári készítésű transzformátort veszünk, aminek lehetőleg kicsi a kimeneti feszültsége. A másik megoldás az, hogy Te magad tervezed meg és tekercseled a transzformátort. Ehhez itt találsz segítséget.

A tekercsek és a kondenzátor méreteinek kiszámítása A számításokat az elektródalemezek alkotta kondenzátor kapacitásának meghatározásával kezdjük. Ha sík lemezekből állnak az elektródák, akkor a kapacitás értékét a következő egyenlettel kaphatjuk meg: C_sík = 0 *r * A / d ahol: 

C-sík - az sík elektródák és a víz alkotta "kondenzátor" kapacitása (F)



0 - a vákuum permittivitása (8,854187 E-12 A*sec/V*m)



r - a víz relatív permittivitása. Ez hőmérsékletfüggő (25 °C-on kb. 80).



A - a lemez felülete (m2) 474



d - a lemezek közötti távolság (m)

Ha pl. a lemez felülete 100 cm2 (= 0,01 m2), a lemezek közötti távolság pedig 1,5 mm (0,0015 m), akkor a kapacitás értéke: C_sík = 8,854 E-12 * 80 * 0,01 / 0,0015 = 4,72 E-9 F C_sík = 4,72 nF

Ha az elektródák henger alakúak (csöves elektródák), akkor a kapacitás értékét a következő egyenlettel kaphatjuk meg: C_henger = 2 * Pi * 0 *r * l / ln(R2 / R1) ahol: 

C-henger - a henger alakú elektródák és a víz alkotta "kondenzátor" kapacitása (F)



0 - a vákuum permittivitása (8,854187 E-12 A*sec/V*m)



r - a víz relatív permittivitása. (25 °C-on kb. 80)



R1 - a belső cső külső sugara (m)



R2 - a külső cső belső sugara (m)



l - a csövek magassága (m) (l >> R2)

Ha pl. a belső cső külső sugara 3 cm (0,03 m), a külső cső belső sugara 4 cm (0,04 m), a csövek magassága pedig 20 cm (0,2 m), akkor a kapacitás értéke: C_henger = 6,28 * 8,854 E-12 * 80 * 0,2 / ln( 0,04/0,03) C_henger = 3,09 E-9 F = 3,09 nF A továbbiakban csak a síklemezes kondenzátorokkal foglalkozunk. Az elektródalemezek méretével arányos a termelt gáz mennyisége, ezért célszerű a lemezek felületét megnövelni. Ennek azonban gátat szab az, hogy az elektrolizálót el kell helyeznünk az autóban, s ott lehetőleg kis helyet kell elfoglalnia. Ezért több párhuzamos elektródapárt alkalmazhatunk. Ezeket az elektróda párokat sorba is és párhuzamosan is köthetjük, ugyanakkor a kapcsolás módjától függ a lemezek közötti feszültség értéke és az eredő kapacitás. Ha pl. azt szeretnénk, hogy a kapacitás ugyanakkora

475

maradjon, mint egy lemezpár esetén, de a felületet a négyszeresére kívánjuk növelni, akkor két-két elektródalemez párt sorba kötünk, majd ezeket párhuzamosan. Ezt mutatja be a 21. ábra.

21. ábra. Négy elektródapár kapcsolása

A C1 és C2 eredő ellenállása: Ce12 = 1 / ( 1/C1 + 1/C2 ) A C3 és C4 eredő ellenállása: Ce34 = 1 / (1/C3 + 1/C4 ) A teljes eredő ellenállás pedig: Ce = Ce12 + Ce34 Ce = 1 / ( 1/C1 + 1/C2 ) + 1 / ( 1/C3 + 1/C4 ) Mivel a kondenzátorok kapacitásai egyenlők, ezért C1 = C2 = C3 = C4 = C. Az eredő ellenállás ezek szerint: Ce = 1 / ( 1/C + 1/C ) + 1 / ( 1/C + 1/C ) Ce = 1 / ( 2 / C ) + 1 / ( 2 / C ) Ce = C/2 + C/2 = C Tehát ebben a kapcsolásban az eredő kapacitás nem változott, a vízzel érintkező felületet viszont a négyszeresére növeltük. Azonban arról se szabad megfeledkeznünk, hogy ekkor a feszültséget is a duplájára kell növelnünk, így érve el azt, hogy ugyanakkora feszültség essen minden egyes elektróda páron, mint amekkora egy elektróda párnál esett.

476

Tovább is növelhetjük a felületet még több elektródapár alkalmazásával. Ha azt szeretnénk, hogy az eredő kapacitás (Ce) ne változzon, akkor arra van szükség, hogy ugyanannyi elektródapárt kössünk sorba, amennyi sort párhuzamosan. Pl. 2 * 2 sorba, 3 * 3 sorba és így tovább. Erre azonban nincs feltétlenül szükség, a cél inkább az, hogy az eredő kapacitást minél kisebb értéken tartsuk, miközben a feszültséget nem kell jelentősen megnövelnünk. Azért jó az eredő kapacitást kis értéken tartani, mert akkor a rezonanciafrekvencia értékének eléréséhez szükséges induktivitás értéke viszonylag nagy lehet.

A következő lépés a tekercs induktivitásának meghatározása. Mivel tudjuk azt, hogy soros rezgőkör rezonanciafrekvenciája: f = 1 / ( 2 * Pi *

( L * C ) )

ezért ebből ki tudjuk fejezni L-et: L = 1 / ( 4 * Pi^2 * f^2 * C ) Ha azt szeretnénk, hogy a rezonanciafrekvencia 42,5 kHz (42500 Hz) legyen, a kapacitás értéke pedig az előbbi példában kapott 4,72 nF (4,72 E-9 F), akkor L értéke: L = 1 / ( 4 * 3,14^2 * 42500^2 * 4,72 E-9 )= 0,00297 H L = 2,97 mH Ez az az eredő induktivitás, amire szükségünk van a rezonanciafrekvencia eléréséhez. Mivel azonban a soros rezgőkör két teljesen egyforma tekercset tartalmaz (L1 és L2), ezért egy-egy tekercs induktivitása a fentebb kiszámolt induktivitásnak csak a fele. (18. ábra) Tehát: L1 = L2 = L / 2 = 2,97 mH / 2 = 1,48 mH Az a legegyszerűbb megoldás, ha a fojtótekercseket nem magunk készítjük el, hanem készen vesszük valamelyik elektrotechnikai szaküzletben.

A következő lépés a tekercs és a kondenzátor reaktív ellenállásainak a meghatározása. A tekercs ellenállását (induktív reaktanciáját) a következő képlettel határozhatjuk meg: 477

Xl = 2 * Pi * f * L = 6,28 * 42500 * 0,00297 Xl = 793,01934  A kondenzátor ellenállását (kapacitív reaktanciáját) pedig ezzel a képlettel határozhatjuk meg: Xc = 1 / ( 2 * Pi * f * C ) Xc = 1 / ( 6,28 * 42500 * 4,72 E-9 ) Xc = 793,01934  A rezonancia feltétele az, hogy Xc egyenlő legyen Xl-lel, ami a mi esetünkben pontosan fennáll: Z = Xc - Xl = 793,01934 - 793,01934 = 0  Az alkatrészeket a gyakorlatban azonban nem lehet hajszálpontosan behangolni, ezért az áramkörben mindenképpen jelentkezik valamekkora impedancia (Z), s ez fogja meghatározni a tekercsen és a kondenzátoron eső feszültség értékét.

A következő dinamikus táblázat a kapacitás és az induktivitás értékeinek meghatározásában segít. A rezonanciafrekvenciát és az elektródalemezek magasságát (M), szélességét (Sz), és az egymástól való távolságát (d) megadva megkapod az elektródapár kapacitását és az egyes tekercsek induktivitását. A víz dielektromos állandóját 80-nak vesszük. Ez a táblázat csak egy elektróda párra érvényes. Amennyiben több elektróda párt kötsz párhuzamosan és/vagy sorosan, akkor az eredő kapacitás értékét már magadnak kell kiszámolnod! Rez.Frekv. Hz

M

Sz mm

d mm

mm

Kapacitás

Induktivitás

NaN nF

NaN mH

478

Transzformátorok tervezése

Néha szükség lehet arra is, hogy Te magad tervezzél meg egy transzformátort. Ehhez szeretnék ezen az oldalon segítséget nyújtani. Többféle céllal használhatunk transzformátorokat, pl. a hálózati feszültség

csökken-tésére,

invertereknél

a

feszültség

növelésére,

ellenállás

illesztésre,

mérőműszerek méréshatárának kiterjesztésére (áram- és feszültségváltók) stb. Ezen az oldalon mi főleg a hagyományos feszültség növelésre - csökkentésre fordítjuk a figyelmünket.

Mielőtt elkezdenénk a számításokat, a következő kiinduló adatokat kell meghatároznunk: 

Up - a primer oldali (vagy bemenő) feszültség (V)



Us - a szekunder oldali (vagy kimenő) feszültség. Itt a terhelt állapotban szükséges feszültség értendő. (V)



Pt - a transzformátor teljesítménye (VA)



f - az üzemi frekvencia, vagy ha egy adott frekvenciasávban kell működnie a trafónak, akkor az alsó határfrekvencia (Hz)

Ahhoz, hogy az itt bemutatott számítások egyértelművé váljanak, konkrét adatokkal is számolni fogunk: Ezek legyenek a következők: 

Up = 220 V



Us = 15 V



Pt = 100 VA



f = 20 000 Hz

A vasmag típusának kiválasztása A legelső lépés a vasmag kiválasztása. Itt a vasmag anyaga, mérete és alakja a fontos számunkra. Az anyag és a forma kiválasztásánál elsősorban a kívánt hatásfok a mérvadó. Amennyiben nagyobb teljesítményeket kell átvinni, úgy a toroid vasmag az előnyösebb, mivel annak hatásfoka

479

megközelíti a 95 %-ot. A hagyományos lemezes transzformátorok hatásfoka csak 75-85 % között van. A hatásfok a mágneses fluxus akadályoztatása miatt olyan alacsony az E-I alakú vasmagoknál. Ezt a következő ábrán is láthatod.

1. ábra. A mágneses erővonalak haladása az EI alakú és a toroid alakú vasmagoknál

A vasmag anyagának kiválasztásakor azt kell figyelembe vennünk, hogy milyen frekvencián fog üzemelni a transzformátorunk. Az alacsony frekvenciákon elegendő a lágyvas lemezekből készült mag, de a magasabb frekvenciákon már ferritből készült magra van szükségünk az átviteli karakterisztika linearitásának megtartása érdekében. A vasmag mérete az átviendő teljesítmény függvénye. Minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb méretű vasmagra van szükségünk. Ennek az az oka, hogy a vasmag közvetíti a mágneses fluxust a két tekercs között, de a vasmag túl nagy fluxus esetén telítődik. A telítődés azt jelenti, hogy hiába növekszik tovább az áram a primer oldalon, az nem fog nagyobb mágneses mező változást előidézni a vasmagban, így a szekunder tekercs árama sem növekszik. Megfelelő vasmag esetén viszont ez a telítődés nem jelentkezik. Erről bővebben itt olvashatsz. Adott induktivitás esetén a lágyvas magok nagyobb menetszámot igényelnek az alacsony permeabilitásuk miatt, mint az azonos méretű ferrit magok, így a lágyvas mag nagyobb teljesítményt tud átereszteni, hiszen a fluxussűrűség az alkalmazott feszültség esetén alacsonyabb lesz. A ferrit magnál a fluxussűrűség növekedésének megakadályozására a feszültséget csökkenteni kell. Bármelyik típusú mag használható transzformátorként, de mind a kettőnél kompromisszumokat kell kötnünk. A ferrit magnál kevesebb menetszámra van szükség, nagyobb a menetenkénti impedancia és a primer és szekunder tekercsek közötti csatolási tényező (k) nagyobb lesz. A lágyvas magnál 480

nagyobb menetszámra van szükség, kisebb a menetenkénti impedancia és a primer és szekunder tekercsek közötti csatolási tényező (k) kisebb lesz, de ebben az esetben nagyobb teljesítményt tudunk átvinni. Az adott mag maximális, gaussban megadott fluxussűrűségének (Bmax) meghatározásához a következő tényezőket kell figyelembe vennünk: 

Az alkalmazott effektív feszültséget (U)



A mágneses mező útjának cm2-ben megadott keresztmetszetét (Ae)



A menetszámot (N)



A jel MHz-ben megadott frekvenciáját (f)



Az amperben megadott egyenáram értéket (Idc) [ha a jel tartalmaz egyenáramú összetevőt]



A mag fajlagos induktivitását (Al)

A következő képletet mind az egyen, mind pedig a váltakozó áramokra használhatjuk: Bmax = (U*100)/(4,44*f*N*Ae) + (N*Idc*Al)/(10*Ae) Ha a jel szinusz alakú, akkor 4,44-et, ha pedig négyszög alakú, akkor 4,0-t használjunk az egyenletben. Ha a jel nem tartalmaz egyenáramú összetevőt, akkor a "+" jel után található kifejezést (N*Idc*Al)/(10*Ae) elhagyhatjuk. A fenti képlet segít meghatározni a mag maximálisan megengedett fluxus sűrűségét a különböző frekvenciákon. Az egyenletben az alkalmazott frekvenciasáv legalacsonyabb értékével és a legmagasabb effektív feszültséggel kell számolnunk. Néhány mérnök a csúcsfeszültséget veszi figyelembe az effektív érték helyett, így biztosítva azt, hogy még véletlenül se telítődjön a mag. A különböző magoknak különböző a maximálisan megengedett fluxussűrűsége. A fluxussűrűség vagy mágneses indukció (B) hivatalos SI mértékegysége a "Gauss", a gyakorlatban azonban elterjedtebb a Tesla használata: 1 Tesla = 10 000 Gauss Ennek megfelelően az adott vasmagra jellemző maximális mágneses indukció értékét - amikor még nem lép fel a telítődés - Teslában adják meg. Példaképpen itt láthatod néhány vasmag anyagának max. megengedett fluxussűrűségét: 481



Sima, szilícium: 1,2 T



Hiperszil: 1,6 T



SMPS-ferrit: 0,3 T

Mivel könnyebb nekünk is Teslában számolnunk, ezért osszuk el az eredményt még 10 000-rel. Az is könnyítést jelent, ha a frekvenciát nem MHz-ben, hanem csak Hz-ben adjuk meg, ezért az eredményt szorozzuk meg még egymillióval. Ekkor a képlet így módosul: Bmax = (U*10000)/(4,44*f*N*Ae)

A vasmag szükséges keresztmetszetének meghatározása A továbbiakban csak a toroid vasmagokkal fogunk foglalkozni azok előnyösebb tulajdonságai miatt, de ennek az oldalnak az alján található transzformátor tervező program természetesen más vasmagokra is használható.

2. ábra. Toroid vasmag a tekerccsel

A vasmag keresztmetszetét a gyakorlatban a következő megközelítő képlettel határozhatjuk meg: 482

Ae =

(P/(4 * f))

ahol: 

Ae - a vasmag keresztmetszete (cm2)



P - a transzformátor csúcsteljesítménye (mVA)



f - az üzemi frekvencia, vagy ha egy adott frekvenciasávban kell működnie a trafónak, akkor az alsó határfrekvencia (Hz)

Tehát ha tudjuk, hogy mekkora az átvinni kívánt teljesítmény és az üzemi frekvencia, akkor meg tudjuk határozni a vasmag keresztmetszetét. Vegyük a példában megadott adatokat: Ae =

(P/(4 * f))

Ae =

(100000 mVA / (4 * 20000 Hz))

Ae = 1,12 cm2 Ebből már meg tudjuk határozni a vasmag méreteit. A toroid mag megközelítőleg négyszög keresztmetszetű. Mivel az adatlapon a magasságot (h) valamint a belső (2a) és külső (2b) átmérőket adják meg, így a keresztmetszetet a következő képlettel számolhatjuk ki: Ae = (b - a) * h A vasmag külső (b) és belső (a) sugarainak a meghatározásakor azt is figyelembe kell vennünk, hogy elférjenek a magon a vezetékek.

Válasszuk ki egy vasmagot, például az FT-114A-77-et, aminek a terhelhetősége 140 W 20 kHz-en. Ennek a méretei a következők: a = 19 mm, b = 29 mm, h = 13,8 mm. Ebből a vasmag keresztmetszete: Ae = (2,9 - 1,9) * 1,38 = 1,38 cm2 Ez nagyon közel van az általunk kiszámolt keresztmetszethez, azaz az 1,57 cm2-hez.

483

Ellenőrzésként határozzuk meg a fentebb ismertetett képletek szerint a maximális terhelhetőségét ennek a kiválasztott vasmagnak. A maximálisan megengedett teljesítmény: Pmax_cs = Ae2 * 4 * f = 1,382 * 4 * 20000 = 152 352 mW = 152 W Az FT-114A-77 vasmag adatlapján azt olvashatjuk, hogy 140 W a maximálisan megengedett teljesítmény 20 kHz-en. Ez is azt bizonyítja, hogy a képlet biztonságosan meghatározza a szükséges keresztmetszetet.

A menetszám meghatározása A fentebb ismertetett képletet átalakítva kifejezhetjük a menetszámot: Np = (Up * 10000)/(4,44 * Bmax * Ae * f) Mi azonban inkább egy másik módszerrel határozzuk meg a menetszámokat. Induljunk ki abból, hogy mekkora induktív reaktanciával kell rendelkeznie a tekercseknek, hogy az adott áramerősség folyjon rajtuk keresztül az üzemi (vagy alsó) frekvencián. Kezdjük a primer tekerccsel. Xp = Up2 / Pt Azt is tudjuk, hogy az induktív reaktancia a tekercs induktivitásának függvényében a következő képlettel határozható meg: Xp = 2 *  * f * Lp A tekercs induktivitása viszont a vasmag fajlagos induktivitásának és a menetszámnak a függvénye: Lp = Al * Np2 Ebből fejezzük ki a menetszámot: Np =

(Lp / Al)

484

Np =

(Xp / (2 *  * f * Al))

Np =

(Up2 / (Pt * 2 *  * f * Al))

Az általunk kiválasztott vasmag fajlagos induktivitása: Al = 2340 nH, így az értékeket behelyettesítve megkapjuk a primer tekercs menetszámát: Np =

(2202 / (100 * 2 * 3,14 * 20000 * 2340 * 10-9))

Np = 40,58 menet Ezt kerekítsük 41 menetre. A szekunder tekercs menetszámát hasonló módon kapjuk meg: Ns =

(Us2 / (Pt * 2 *  * f * Al))

Ns =

(152 / (100 * 2 * 3,14 * 20000 * 2340 * 10-9))

Ns = 2,76 menet Ezt kerekítsük 3 menetre.

Ellenőrizzük le, hogy nem fog-e telítődni a vasmagunk az adott menetszám és effektív feszültség mellett: B = (Up*10000)/(4,44*f*N*Ae) B = (220*10000)/(4,44*20000*41*1,38) B = 0,437 Tesla Mivel a ferrit magok megengedett maximális fluxussűrűsége 0,2 - 0,4 T között van, ezért itt már fennáll a telítődés veszélye. Ha nem akarjuk lecserélni a vasmagot egy másikra, akkor pl. a frekvenciát növelhetjük, ez viszont maga után vonja a menetszám megváltozását is. Ha pl. a frekvenciát megnöveljük 50 kHz-re, akkor a primer tekercs menetszáma lecsökken 26 menetre, a szekunder tekercs menetszáma pedig 2-re. Ekkor a maximálisan fellépő fluxussűrűség 0,276 Tesla. Ez már a megengedett tartományban van. 485

A huzalátmérők meghatározása A huzalátmérő meghatározásánál az a cél, hogy a lehető legkisebb veszteség lépjen fel a tekercsekben, amihez a lehető legkisebb ellenállással kell rendelkeznie a vezetékeknek. Viszont az is cél, hogy a méretek minimálisak maradjanak. Először a tekercsekben folyó maximális áramokat kell meghatároznunk. I = P / U A primer oldalon a feszültség 220 V, a transzformátor teljesítménye pedig 100 VA. Ebből meghatározhatjuk a primer tekercs maximális áramát: Ip = P / Up = 100 / 220 = 0,45 A A szekunder tekercs maximális árama pedig: Is = P / Us = 100 / 15 = 6,7 A A valóságban a szekunder tekercs maximális árama ennél kisebb lesz a transzformátorok veszteségei miatt, de a vezetékek méretezésénél ezzel az értékkel számolhatunk. Itt ismét egy gyakorlati képletet fogunk használni. A primer tekercs vezetékének minimális átmérője: Dp = 1,13 *

(Ip / 2,5) = 1,13 *

(0,45/2,5) = 0,466 mm

Ezt kerekítsük 0,5 mm-re. A szekunder tekercs vezetékének minimális átmérője pedig: Ds = 1,13 *

(Is / 2,5) = 1,13 *

(6,7/2,5) = 1,79 mm

Ezt kerekítsük 1,8 mm-re.

486

A tekercsek méretének ellenőrzése A számításokkal meg is vagyunk, de van még egy - a gyakorlatban fontos - tényező, ez pedig a tekercsek valódi méretei. Ha nem jól számoltunk, akkor a tekercsek nem fognak elférni a vasmagon. Kellemetlen volna, ha ez az utolsó meneteknél derülne ki. Ezért ki kell számolnunk a tekercsek által fizikailag elfoglalt tér méretét, majd azt össze kell vetni a vasmag méreteivel. A gyakorlatban nem képletekkel számolnak a szakemberek, hanem táblázatokat használnak. Ezért nem akadtam olyan képletekre, amikkel itt dolgozhatnánk, tehát magunknak kell a képleteket megszerkeszteni.

Próbáljuk meg egy "egyszerű" képlet segítségével meghatározni a minimálisan szükséges sorok számát. Mint látjuk, itt egy számtani sorozattal van dolgunk. Megkíméllek a levezetéstől, csak a végeredményt írom fel. np = {k-(2*N1) +

[(k-(2*N1))2 - (8*k*(-M))] } / 2*k

ahol: 

np - a primer tekercs sorainak száma



k - az egyes sorok közötti menetek különbsége (N2-N1). Ez negatív szám, s mindig -2* = 6,28



N1 - az első sor meneteinek száma (2**(a - (Dp/2)) / Dp)



M - a tekercs teljes menetszáma (a mi példánkban 26 menet)

Behelyettesítve a számokat a primer tekercs sorainak száma: np = 0,12 Ezt felfelé kerekítve 1 sort kapunk.

A szekunder tekercs sorainak számát ugyanezzel a képlettel számoljuk ki, annyi a különbség, hogy:

487

ns = {k-(2*N2) + 

[(k-(2*N1))2 - (8*k*(-M2))] } / 2*k

az első sor kerületénél nem a vasmag belső átmérőjével számolunk, hanem a primer tekercs legszélső sorának a külső szélével. a1 = ( a-(np*Dp))-(Ds/2) = 19-(1*0,6)-(1,9/2) = 17,45 mm.



A szekunder tekercs vezetékének átmérője Ds = 1,8 + 0,1 = 1,9 mm



N2 - az első sor meneteinek száma (2**(a1 - (Ds/2)) / Ds)



M2 - a teljes menetszám (a mi példánkban 2 menet)

Ezek alapján a szekunder tekercs sorainak száma: ns = 0,03 ezt kerekítsük 1-re. Ebből már látjuk, hogy a tekercsek vastagsága: h = (Dp * np) + (Ds * ns) + (3 * hszig) A hszig a tekercsek közötti szigetelő anyag vastagsága mm-ben. Azért kell beszoroznunk 3-mal, mert először a vasmagot szigeteljük le, majd a primer tekercset, végül pedig a szekunder tekercset. h = (0,6 * 1) + (1,9 * 1) + (3 * 1) = 5,5 mm Mivel a vasmag belső sugara 19 mm, ezért az 5,5 mm-es tekercs és szigetelő vastagság bőven elfér. A cél az, hogy legalább 10 mm átmérőjű lyuk maradjon. Ehhez képest a mi esetünkben 2*(19 - 5,5) = 27 mm átmérőjű lyuk marad, tehát fizikailag kivitelezhető a transzformátorunk.

A vezetékek hosszának kiszámítása Végezetül számoljuk ki, hogy milyen hosszú vezetékekre van szükségünk a tekercsekhez. Kezdjük ismét a primer tekerccsel. Az első sorban egy menet hosszát a következő képlettel tudjuk kiszámolni: hmenet1 = 2 *(h + (2*Dp) + (b-a) + (2*hszig)) ahol: 488



h - a vasmag magassága (a mi példánkban 13.8 mm)



b - a vasmag külső átmérője (a mi példánkban 29 mm)



a - a vasmag belső átmérője (a mi példánkban 19 mm)



Dp - a primer tekercs átmérője (a mi példánkban 0,6 mm)



hszig - a vasmagon lévő szigetelő anyag vastagsága (1 mm)

tehát: hmenet1 = 2 *(13,8 + (2*0,6) + (29-19) + (2*1)) hmenet1 = 54 mm Ha a tekercs több mint egy sorból áll, akkor a következő sorban az egy menetre jutó vezetékhossz megnövekszik az első sorhoz képest 4*Dp-vel. hmenet2 = hmenet1 + (4*Dp) tehát: hmenet2 = 54 + (4*0,6) hmenet2 = 56,4 mm Viszont a következő sorban már 7-tel (azaz 6,28-dal) kevesebb menet fér el, ezért a következő sortba feltekerhető vezeték hosszát már a hmenet2*N2 képlettel számolhatjuk ki. Végül össze kell adni az egyes sorokban feltekert vezetékek hosszát, majd az eredményhez a biztonság kedvéért még egy-két métert hozzáteszünk. A szekunder tekercs hosszát a primer tekercshez hasonlóan tudjuk meghatározni.

Egyéb vasmagok Eddig csak a toroid vasmaggal foglalkoztunk, de ezen kívül még vannak más típusú vasmagok is, mint pl. E mag, EI mag, I mag, Fazékmag stb. Ezekről láthatunk párat mutatóban a következő képeken:

489

4. ábra. E-magok

5. ábra. Fazék- és orsó-magok

490

6. ábra. Toroid magok

Transzformátor számoló program Az itt következő dinamikus táblázat segítségével Te is könnyen megtervezheted a neked szükséges transzformátort. A következő bemeneti adatokat kell megadnod: 

f - az üzemi frekvencia, vagy ha egy adott frekvenciasávban kell működnie a trafónak, akkor az alsó határfrekvencia (Hz)



Up - a primer oldali (vagy bemenő) feszültség (V)



Us - a szekunder oldali (vagy kimenő) feszültség. Itt a terheletlen állapotban mérhető feszültség értendő. (V)



Pt - a transzformátor teljesítménye (VA)



Al - a vasmag fajlagos induktivitása (nH)



a, b, c, d - a kiválasztott vasmag méretei (mm)

Megjegyzés: Az EI, E és I magoknál, ha a keresztmetszet nem négyszög alakú, hanem kör, akkor a "c" értékét 0-nak kell megadni. Ekkor a kör átmérőjét a "b" értéke határozza meg. f

Up

Us

Pt

491

Hz

V

V

VA a

b

c

d

Vasmag alakja: mm mm mm mm Vasmag anayaga:

Al

Vasmag típusa:

nH Adatlap: Nincs megadva

Számold ki az értékeket

1. táblázat. A transzformátor adatainak kiszámítása

A tekercselés A tekercselést a primer tekerccsel kezdjük, majd megfelelő szigetelés után arra jön rá a szekunder tekercs. A kivezetéseket Mipolán szigetelőcsőben hozd ki. Mérd meg a szigetelési ellenállást a primer és a szekunder tekercsek között. Ennek legalább 2 M-nak kell lennie. Utána mérd le a szekunder feszültségeket. Ha minden jónak tűnik, akkor Araldittal vagy más kétkomponensű műgyantával kend be jól az egészet, hogy ne zümmögjön a trafód. Fontos, hogy a tekercsek ne csak a vasmag egy részén legyenek elhelyezve, hanem körben, az egész vasmag mentén. Ez csökkenti a transzformátorban fellépő veszteségeket. A kézi tekercselés nagyon fárasztó munka, ezért a transzformátort gyártó üzemekben ezt tekercselő gépekkel végzik.

492

7. ábra. A toroid transzformátor gépi tekercselése

Amennyiben úgy döntesz, hogy inkább megrendeled a számodra szükséges transzformátort, akkor erre pl. itt van lehetőséged.

A számításokhoz az adatokat innét vettem. A Horváth féle vízbontó - 1976

Horváth

István

magyar

származású

feltaláló

is

kidolgo-zott

egy

vízbontási elvet, mely olyan jó hatásfokú volt, hogy a 4000 cm3-es autóját

könnyűszerrel,

kis

energia-befektetéssel

tudta

vele

üzemeltetni. Ezen

az

oldalon

ismerkedhetsz

a

meg.

3,980,053 A

számú

Horváth

szabadalomban

féle

akadtak

szabada-lommal kisebb-nagyobb

elírások, pl. az egyik részen az anód helyett dióda volt írva, de ezeket

a

fordítás

elírásokról

a

során

szabadalom

értelemszerűen végén,

a

javítottam.

"Megjegyzések"

A

szándékos

rész

alatt

találsz utalásokat.

493

Üzemanyag ellátó rendszer belsőégésű motorokhoz

A találmány háttere Ez a találmány a belsőégésű motorokhoz, pontosabban azok üzemanyag-ellátó rendszeréhez kapcsolódik oly módon, hogy a belsőégésű motorokat hidrogén és oxigén gáz keverékkel látja el, mely gázokat a mindenkori szükségletnek megfelelő mennyiségben a víz elektrolízisével állítja elő. Az elektrolízis során az anód és a katód között feszültségkülönbséget hozunk létre és a vízbe, mint elektromos vezetőbe elektromos áramot vezetünk. Sokféle sóoldatot vagy hidroxidot használhatunk elektrolitként a vízben, melyek célja ionok létrehozása. A továbbiakban az "elektrolit " fogalma alatt azt az anyagot értjük, ami feloldódva a vízben ionokat hoz létre, a kapott oldatra pedig "elektrolit oldat"-ként fogunk hivatkozni. Faraday Elektrolízis Törvénye kimondja, hogy minden elektrolízis során bizonyos mennyiségű anyag szabadul fel az anód és a katód mentén. Ezt írja le a következő egyenlet: m = z * q ahol: 

m - a felszabadult anyag tömege (g)



z - az anyag elektrokémiai ekvivalense



q - az elektrolit oldaton átáramló töltés (C)

Faraday törvényének fontos következménye, hogy az elektrolit lebomlása csak az áram függvénye, a feszültségtől viszont független. A hagyományos elektrolízis során, mikor I amper áramerősségű töltés t másodpercig folyik az elektrolit oldatban, akkor q = I * t és a lebontott anyag mennyisége csak az I áramerősségtől függ, a feszültségtől viszont nem, ha az a feszültség meghaladta az elektrolízis beindításához szükséges minimális értéket. Az elektrolízisek többségénél ez a minimális feszültség nagyon alacsony érték. Jelen találmány lehetővé teszi, hogy a hidrogénből és oxigénből álló üzemanyagot olyan mennyiségben állítsuk elő a víz elektrolízise során, hogy az közbülső tárolók nélkül közvetlenül betáplálható legyen a belsőégésű motorba. Ezt egy feljavított elektrolízis segítségével érjük el.

494

A találmány összegzése A találmányban leírt készülék pulzáló áramot használ az elektrolízis során, melyet az elektrolit oldatba vezetünk. Az áramimpulzusok amplitúdója igen nagy, míg a feszültségimpulzusok amplitúdója viszonylag alacsony. Ez olyan nagy mennyiségű anyagot választ ki az elektrolit oldatból, hogy azt közvetlenül a belsőégésű motorba vezethetjük. A jelen találmányban használt pulzáló áramot előállító készülék nem váltakozó áramot (AC) állít elő, hanem olyan pulzáló áramot, melynek kitöltési tényezője kisebb 50 %-nál. Jelen találmány az elektrolízis során előállított hidrogén és oxigén keverését és a belsőégésű motorba juttatását is tárgyalja. Az üzemanyag ellátó készülék a következő részekből áll: 

egy edényből, mely az elektrolit oldatot tartalmazza



egy anódból és egy katódból, melyek az elektrolit oldattal érintkeznek



egy elektromos ellátó rendszerből, mely előállítja és a fentebb említett anódra és katódra vezeti a pulzáló áramot, ezáltal állítva elő a hidrogéngázt a katódon és oxigéngázt az anódon



egy gázgyűjtő és továbbító rendszerből, mely fogadja a keletkezett hidrogént és oxigént, majd továbbítja azt a motor szívócsonkjához



egy víztartályból, mely az elektrolízis során lebontott vizet pótolja az elektrolizálóba

A készülék felépítésének és működésének ismertetése Az 1. ábrán egy olyan együttes látható (31), mely áll a motorházból (32), melyben a belsőégésű motor (33) a radiátor (34) mögé van felerősítve.

495

1. ábra. A motorház

A motor (33) teljesen hétköznapi, ez lehet akár egy V8-as motor is! Az 1. ábrán fel van tüntetve a hagyományos radiátor (34), hűtőventillátor (35), annak szíjhajtása (36) és a generátor (37). A találmánynak megfelelően a motor nem a szokásos kőolajszármazékokkal üzemel, hanem egy külön beszerelt hidrogén és oxigéngáz keveréket előállító elektrolizáló készülékből táplálkozik. Az üzemanyag-ellátó rendszer főbb egységei az elektrolizáló cella (41) és a gázkeverő és továbbító egység (38). A víz a vízellátó rendszeren (39) keresztül jut be az elektrolizáló cellába (41), mely tartalmaz egy - az elektrolit oldat által összekötött - anódot és katódot. Az elektronika által előállított nagyáramú impulzusok az anódon és a katódon keresztül jutnak be az elektrolit oldatba. Az elektronika (40) külön házba van szerelve, mely a motorház (42) egyik oldalára van erősítve. Az autó akkumulátora (30) a motorház másik oldalához van erősítve. Mielőtt az üzemanyag-ellátó rendszert leírnánk, ismerkedjünk meg az elektronikával! A kapcsolási rajz a 2. ábrán látható.

496

2. ábra. Az impulzus-előállító elektronika kapcsolási rajza

A rajzon a (44), (45) és (46) jelű csatlakozók az autó akkumulátorának (30) a pozitív sarkához, míg a (47) jelű az akkumulátor negatív sarkához kapcsolódik. A kapcsoló (48) az autó beépített, saját gyújtáskapcsolója, melynek bekapcsolásával a relé (51) tekercse (49) áram alá kerül. A relé (51) érintkezője (52) a (45) jelű csatlakozón keresztül 12 V-ot juttat az áramkörre (53). Az (53) jelű ág az áramkör pozitív kapcsára, míg az (54) jelű ág a testre csatlakozik. A gyújtáskapcsoló (48) bekapcsolásával a másik relé (56) behúzó tekercsére (55) is áramot vezetünk, a tekercs (55) másik fele az autó testéhez csatlakozik. Majd később fogjuk tárgyalni, hogy a relé (56) egy olyan szelepet nyit meg, mely a hidrogén és oxigén gázokat vezeti a motorba. Az (51) relé szerepe az, hogy a kapcsolás (53) jelű ágát közvetlenül az autó akkumulátor pozitív kapcsához csatlakoztassa, kihagyva a gyújtáskapcsolót és a többi vezetéket. Az áramkör impulzus-előállító része a Q1 tranzisztorból és az R1, R2, R3 ellenállásokból, valamint a C2 és C3 kondenzátorokból áll. Ez az áramköri blokk állítja elő az impulzusokat, melyek a Q2

497

jelű NPN típusú szilícium teljesítmény tranzisztorra jutnak, ahonnét a C4 csatoló kondenzátoron keresztül a felerősített impulzusok a T1 tirisztorra kerülnek. Az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor az (57) ágon sorba vannak kötve egy relével (58). A relé (58) behúzó tekercse (59) az (53) és a (61) ágakat kapcsolja az (54) testre egy alapállapotban bekapcsolt nyomásvezérelt kapcsolón keresztül. A nyomásvezérlő ágban (63) elhelyezkedő nyomáskapcsoló (62) az elektrolizáló cella (41) feletti gáztérben van elhelyezve. Ennek a kapcsolónak (62) az a feladata, hogy ha a gáztérben a nyomás elér egy bizonyos értéket, akkor az leállítja az impulzusokat. A relé (58) azt biztosítja, hogy mikor a gyújtáskapcsoló (48) le van kapcsolva, akkor a C2 kondenzátor ne kapcsolódjon a testre (54), még akkor se, ha a nyomáskapcsoló (62) be is van kapcsolva. Azonban az (58)-as relé fő feladata az, hogy egy nagyon rövid idejű késleltetéssel csatlakoztassa a C2 kondenzátort a testre (54) az áramkör bekapcsolásakor. Ez késleltetni fogja a T1-es tirisztorra jutó impulzusok kialakulását addig, amíg a később ismertetendő transzformátor-áramkörökben nem alakulnak ki a szükséges elektromos feltételek. Az (58)-as relé hermetikusan szigetelt és megfelelő dobozban helyezkedik el, így el tudja viselni a változó környezeti feltételeket és a rázkódást is. Mikor a C2 kondenzátor a testre (54) kapcsolódik, a Q1 tranzisztor, mint oszcillátor a (64)-es ágra pozitív impulzusokat fog adni. Az impulzusok frekvenciáját az R1:C1 értékei, míg az impulzusok amplitúdóját az R2:R3 ellenállások aránya határozza meg. Ezek az impulzusok feltöltik a C3 kondenzátort. A C1-es elektrolit kondenzátor közvetlenül a tápfeszültség pozitív pólusa és a test közé van helyezve, hogy kiszűrje a zajokat. Az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor úgy lettek megadva, hogy fűrészfog alakú impulzusokat formáljanak, amit aztán a Q1 tranzisztor bemenetére vezetünk. Az impulzus alakja azért fűrészfog, mert az a tapasztalat, hogy ez biztosítja a legjobb hatást az áramkörben. Azonban azt is ki kell hangsúlyoznunk, hogy más impulzusformák, mint pl. négyszögjel is használhatók. A C3 kondenzátor az R4 ellenálláson keresztül sül ki, miközben a Q2 tranzisztort vezérli. A testre kötött R4 ellenállás lekorlátozza a Q2 tranzisztor bázisáramát. A Q2 tranzisztor, a C3 kondenzátor és az R4 ellenállás alkotta áramkör egy éles csúcsban végződő pozitív impulzussá alakítja a bemenő jelet. A Q2 tranzisztor kollektora az R6 ellenálláson keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültségre, míg az emitter az R5 ellenálláson keresztül a testre. Az R5 és R6 ellenállások határozzák meg a C4 kondenzátorra vezetett áram erősségét. A C4 kondenzátor a testre kötött R7 ellenálláson keresztül sül ki, ez a kisülés biztosítja a T1 tirisztor vezérlő jelét. Az R7 ellenállás további szerepe az, hogy védje a T1 tirisztort a túl nagy áramlökések ellen. 498

A T1 tirisztor Gate-jére vezetett jel nagyon éles csúcsokban végződő impulzus, melynek frekvenciája megegyezik a Q1 tranzisztor által formált fűrészfog alakú vezérlőjelek frekvenciájával. Kívánatos, hogy ez a frekvencia 10 000 impulzus/perc legyen (10 000/perc = 166,6/sec = 166,6 Hz). A Q2 tranzisztor az illesztő szerepét tölti be a Q1 tranzisztor és a T1 tirisztor között, megakadályozva azt, hogy a tirisztor Gate-jéről a Q1 tranzisztor működését gátló áramok szivárogjanak vissza. A T1 tirisztornál alkalmazott magas feszültségek és a Q2 tranzisztornál alkalmazott nagy áramok miatt ezeket hűtőbordára kell szerelni. A T1 tirisztor katódja a (65)-ös ágon keresztül kapcsolódik a testhez (54), míg az anód a (66)-os ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsének (67) a középleágazásához. A (67)-es szekunder tekercs két vége a D1 és D2 diódákon keresztül a testre csatlakozik. Ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetén megjelenő jel teljes hullámú egyenirányítását. A TR1 transzformátornak három primer tekercse (71), (72) és (73) és a szekunder tekercs (67) egyaránt a vasmag (74) köré vannak tekercselve. Ez a transzformátor közönséges EI ferrit vasmagból készülhet. A szekunder tekercset közvetlenül a vasmagra húzott szigetelő gyűrűre, míg a (71) és (73) primer tekercseket bifilárisan a szekunder tekercsre tekerhetjük. A (72) primer tekercset ezután tekercselhetjük a (71) és (73) tekercsek fölé. A (71) és (73) primer tekercsek egyik vége a (75)-ös ágon keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültséghez, míg a másik végük a (79)-es és (81)es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok kollektoraira kapcsolódik. A Q3 és Q4 tranzisztorok emitterei állandóan a testre vannak kapcsolva a (82)-es ágon keresztül. A (79)-es és (81)-es ágak között elhelyezett C6 kondenzátor olyan szűrőként működik, amely megakadályozza a kollektorok közötti potenciálkülönbséget. A (72)-es primer tekercs két vége a (83)-as és (84)-es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok bázisára csatlakozik. Ennek a tekercsnek a (85)-ös középleágazása az R9 ellenálláson keresztül a pozitív tápfeszültségre, míg az R10 ellenálláson keresztül a testre kapcsolódik. Mikor bekapcsoljuk a tápfeszültséget, a Q3 és Q4 tranzisztorok zárva vannak, így nem fog áram folyni a (71) és (73) primer tekercseken. Azonban a pozitív tápfeszültség az R9 ellenálláson keresztül egy indító jelet fog generálni a Q3 és Q4 tranzisztoroknak, aminek hatására gyors impulzusok alakulnak ki a (71) és (73) primer tekercsekben. Az R9 és R10 ellenállásokból álló feszültségosztón keresztül megjelenő impulzus amplitúdója akkora, hogy egyszerre csak az egyik tranzisztort tudja megnyitni. Következésképpen így csak vagy a (71), vagy a (73) primer tekercsben kezd el folyni az áram. A tranzisztor megnyitott állapotban tartásához szükséges jel amplitúdója 499

sokkal kisebb lehet, mint a megnyitáshoz szükséges jel amplitúdója, ezért mikor az egyik tranzisztor vezetővé válik, akkor a középen megcsapolt (72)-es tekercsben megjelenő impulzus elegendő energiával fog rendelkezni ahhoz, hogy megnyissa az eddig zárva lévő másik tranzisztort. Mikor ez a második tranzisztor vezetővé válik, akkor az áram a másik (71) vagy (73) primer tekercsben is el kezd folyni. Mivel mind a két tranzisztor emittere le van földelve, ezért a második tranzisztor pozitív kimeneti impulzusa lezárja az első tranzisztort. Mikor a második tranzisztor kollektor árama leesik, a középen megcsapolt (72)-es tekercsben megjelenő újabb impulzus megnyitja ismét az első tranzisztort. Ez a folyamat ciklikusan ismétlődik mindaddig, míg a tápfeszültséget le nem kapcsoljuk. A (71) és (73) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok frekvenciája magas, ez a frekvencia konstans, nem függ a tápfeszültség értékétől. A (71) és (73) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok a TR1 transzformátor (67)-es szekunder tekercsében ugyanilyen frekvenciájú, de jóval nagyobb feszültségű impulzusokat generálnak. A C5 áteresztő kondenzátor és a vele párhuzamosan kötött R8 áthidaló ellenállás a (86)-os ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsére csatlakozik, ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetének csatlakoztatását a TR2 transzformátor bemenetére. Amikor a T1 tirisztor vezetővé válik, akkor a teljesen feltöltött C5 kondenzátor töltése a TR2 transzformátoron keresztül sül ki. Ezzel egyidőben a TR1 transzformátor kimenete a rövidzár következtében felfüggeszti a működését mindaddig, míg a T1 tirisztor be nem zár. Ezután a C5 kondenzátor ismét elkezd töltődni, s ez a töltés a T1 tirisztor legközelebbi nyitásakor sül ki ismét. Tehát a T1 tirisztor zárt állapotában a (71) és (73) primer tekercsekben folyó gyors áramimpulzusok - melyeket a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör állít elő - a TR1 transzformátor kimenetén egy viszonylag magas feszültséget hoznak létre, ami feltölti a C5 kondenzátort és ez a töltés hirtelen sül ki a T1 tirisztor bekapcsolásakor. Egy 12 V-os autó akkumulátort használva a (87)-es ágban könnyedén biztosítható 22 A és 300 V. A korábban említett (58)-as relé biztosítja a C2 kondenzátor testre kötésének késleltetését. Ez a késleltetés - még ha nagyon rövid idejű is - elegendő ahhoz, hogy a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör elkezdjen rezegni. Ezáltal a TR1 transzformátoron keresztül a C5 kondenzátor fel tud töltődni még azelőtt, hogy a T1 tirisztor vezetővé válna. A TR2 egy lefelé léptető transzformátor, mely nagyon magas amplitúdójú áramimpulzusokat hoz létre alacsony feszültségen. Ez a transzformátor az elektrolizáló cella (41) anódjával van összeépítve és egy primer (88) valamint egy szekunder (89) tekercsből áll, melyek a (91)-es mag 500

köré vannak tekercselve. A (89)-es szekunder tekercs vastag vezetékből van tekercselve, hogy veszteségek és melegedés nélkül át tudja engedni az indukált nagyon magas áramot. A szekunder tekercs (89) végei közvetlenül kapcsolódnak az elektrolizáló cella (41) anódjához (42) és katódjához (43) a fentebb leírt módon. Ennél a kapcsolásnál a TR1 transzformátor kimenetén 22 A és 300 V amplitúdójú 10 000 / perc (= 166,6 Hz) gyakoriságú impulzusok jelennek meg, melyek kitöltési tényezője 0,006 (= 0,6 %). Ezt könnyen el lehet érni egy 12 V 40 A-es egyenáramú tápegységgel és a 2. ábrán bemutatott áramkörrel, mely a következő alkatrészekből áll: Jel

Érték

Teljesítmény

Tűrés

R1

2,7 k

0,5 W

2%

R2

220 

0,5 W

2%

R3

100 

0,5 W

2%

R4

22 k

0,5 W

2%

R5

100 

0,5 W

2%

R6

220 

0,5 W

2%

R7

1 k

0,5 W

2%

R8

10 M

1W

5%

R9

100 

5W

10 %

R10

5,6 

1W

5%

1. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás ellenállásai

Jel

Érték

Feszültség

Típus

Tűrés

C1

2200F

16 V

elektrolit

-

C2

2,2F

100 V

-

10 %

C3

2,2F

100 V

-

10 %

C4

1F

100 V

-

10 %

C5

1F

1000 V

papír 5S10A

10 %

C6

0,002F

160 V

-

-

501

2. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

Jel

Típus

Megnevezés

Q1

2N2647

PN unipoláris tranzisztor

Q2

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

Q3

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

Q4

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

T1

BTW30-800

RM tirisztor

D1

A14P

Dióda

D2

A14P

Dióda

3. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás félvezetői

Jel

Típus

Megnevezés

L1

Indikátor

Indikátor lámpa

SV1 Elektromágnes

Elektromágnes

RL1 PW5LS

Hermetikusan szigetelt relé

PS1 P658A-10051

Nyomásvezérelt mikrokapcsoló

TR1 36/22-341

EI ferrit vasmagos transzformátor

4. táblázat. A 2.ábrán látható kapcsolás egyéb elemei

A 4322-021-30390 típusú csévetestre tekert primer és szekunder tekercsek menetszámaránya 18:1, azaz: Tekercs

Menetszám

Primer (71)

9 menet

Primer (73)

9 menet

Primer (72)

4 menet

Szekunder (69)

380 menet

502

5. táblázat. A TR1 tekercs adatai

Az áramkör bekötését a 3-13. ábrák mutatják.

3. ábra. Az elektronika "dobozolása" - oldalnézet

4. ábra. Az elektronika "dobozolása" - felülnézet

503

5. ábra. A 3.ábra metszete az 5-5 vonal mentén

Az elektronika alkatrészei a dobozon belülre és a dobozra vannak szerelve, kivéve a C5 kondenzátort és a Q3 és Q4 tranzisztorokat. Az 5. ábrán látható, milyen a Q2 tranzisztor és a TR1 transzformátor tekercseinek (112) az elhelyezkedése. A Q2 tranzisztorról jelentős mennyiségű hőt kell elvezetni, ezért ezt egy direkt erre a célra tervezett hűtőbordán (113) kell elhelyezni, melyet az áramköri lapot (108) is rögzítő csavarral (114) és anyával (115) rögzítünk.

6. ábra. Az 5.ábra metszete a 6-6 vonal mentén

504

7. ábra. Az 5.ábra metszete a 7-7 vonal mentén

8. ábra. A tranzisztorok hűtőbordájának térbeli nézete. Ez az 5. és a 7. ábrán már fel volt tűntetve

Egyértelműen látható a 7. és a 8. ábrán, hogy a hűtőborda (113) áll egy gyémánt alakú sima lapból (116) és belőle egyirányba kiálló rudacskákból (117). A lapon van egy pár mélyített furat (118) a rögzítő csavaroknak és egy másik pár a Q2 tranzisztor lábainak (119). Elektromos szigetelésként a (118) és (119) lyukak műanyag szigetelő csövecskékkel (122) vannak ellátva, a tranzisztor és a hűtőborda között pedig rétegelt hőálló műanyag lapocska (123) található.

505

9. ábra. A transzformátor tekercsei. Ez szintén a házon belül van felerősítve

A TR1 transzformátor (112) (lásd a 9. ábrát) tekercsei és a vasmag egy műanyag védőburokban (124) helyezkednek el, a burok alján pedig egy műanyag lemez (125) található. A lemezt (125) egy szorító csavar (126) erősíti a házhoz. A lemezen lyukak vannak, amin keresztül a tekercsek vezetékeit (127) tudjuk kivezetni és egyszerűen hozzáforrasztani a másik oldalon található áramköri laphoz (108). A jobb érthetőség kedvéért az áramköri lapra (108) forrasztott alkatrészeket nem tűntettük fel a 9. ábrán. Ezek szabványos, kisméretű alkatrészek és tetszés szerint lehet elhelyezni őket az áramköri lapra. A C5 kondenzátor a dobozon (101) belülre van felerősítve, mint ahogy ez az 5. ábrán látható.

10. ábra. A 4.ábra metszete a 10-10 vonal mentén

A Q3 és a Q4 tranzisztorok a doboz (101) előlapjára vannak erősítve a 10. ábra alapján úgy, hogy a fémdoboz szolgál hűtőbordaként.

506

11. ábra. Az 5.ábra metszete a 11-11 vonal mentén

A nyomásvezérelt kapcsoló (52) a doboz (101) egyik sarkához belülről van rögzítve úgy, hogy a nyomásérzékelő részéhez a doboz tetején csatlakozik a gázcső (63). (lásd a 11. ábrát)

12. ábra. A ház aljára erősített csatlakozó blokk keresztmetszete

A nyomtatott áramköri lapot (108) és rajta kívül elhelyezkedő alkatrészeket összekötő vezetékeket egy csatlakozó blokk (150) segítségével kötjük össze. (12. ábra) Az elektrolizáló cella (41) és a TR2 transzformátor fizikai felépítését a 13-29. ábrák mutatják.

507

13. ábra. Az üzemanyag-ellátó készülék részét képező elektrolizáló cella oldalnézetből

14. ábra. A 13.ábra metszete a 14-14 vonal mentén

Az elektrolizáló cella (41) egy henger alakú külső házból (171), valamint egy felső (173) és egy alsó (174) zárólapból áll. Az alsó zárólap (174) egy domború fedőből (175) és egy elektromosan szigetelő tárcsából (176) áll, melyeket a házhoz (171) csavarok (177) rögzítenek. A felső zárólap 508

(173) két egymáson lévő lemezből (178, 179) áll, melyeket a házhoz (172) szintén csavarok (181) rögzítenek.

15. ábra. A 14.ábra metszete a 15-15 vonal mentén

Az anód (42) cső alakú. Ez függőlegesen helyezkedik el a külső házon belül, alul és felül egy-egy szigetelővel (182, 183) rögzítve a házhoz. Ezek a szigetelők (182, 183) egy zárt teret formálnak, amiben az anódon (42) kívül a TR2 transzformátor is el van helyezve. Az anód a transzformátor tárolója. Ez a "tároló" az imént említett módon alulról és felülről le van zárva a szigetelőkkel és belülről transzformátor olajjal van feltöltve. Az O-gyűrű tömítések (190) feladata ennek a tárolónak a vízhatlan elzárása, így a transzformátor olaj nem tud kiszivárogni az anód belsejéből. A transzformátor vasmagja (91) lemezes lágyvasból készült és négyszög keresztmetszetű rudat formál. A vasmag függőlegesen nyúlik el a szigetelők (184, 186) között. A primer tekercs (88) közvetlenül a vasmagra húzott henger alakú orsóra (401), míg a szekunder tekercs (89) a primer tekercs fölé húzott második henger alakú orsóra (402) van csévélve. Az anód belsejében maradt köztes részeket a transzformátor olaj tölti ki. A katód (43) hosszirányban résekkel ellátott cső, mely a periférikusan elhelyezkedő falba (183) van beültetve, ezáltal megoldottá válik a katód körüli rész szigetelése. A katód nyolc darab egymástól 509

egyenlő távolságra elhelyezkedő réssel (191) rendelkezik, úgyhogy tulajdonképpen ez nyolc darab egymással megegyező katód csíkból (192) áll, melyek csak a katód alsó és felső részén vannak összekapcsolva. A rések szigetelőanyaggal (183) vannak kitöltve. Mind az anód, mind pedig a katód nikkel lappal ellátott lágyvasból készült. Az anód külső felébe nyolc darab sugárirányú horony (193) van esztergálva, melyek alul szélesek, kifelé haladva pedig egy élben (194) csúcsosodnak. A nyolc anód él (194) sugárirányba van rendezve a katód csíkokkal (192) és az anód külső felületének a kerülete megegyezik a katód csíkok belső felületén mért össz. szélességgel. Ez azt jelenti, hogy a különböző kialakítások ellenére az anód és a katód egyenlő hasznos felülettel rendelkezik. Ez az egyenlő felület nem elérhető az általánosan használt henger alakú anód/katód kialakításnál. Jól látható a 27.ábrán, hogy az anód (42) felső végére egy gyűrűs gallér (200) van helyezve, melynek külső felülete az anód hornyolt külső felületével egyező módon van kialakítva. Ez a gallér elektromosan szigetelő anyagból pl. teflonból készülhet. Az alsó felén egy csapocska (205) található, mely az anódnál kialakított furatba (210) illeszkedik. Ez biztosítja azt, hogy az anód és a gallér hornyai egy vonalban lesznek. Az anód és a katód közötti gyűrű alakú tér (195) szolgál az elektrolit oldat tartályaként. Az első alkalommal ezt a teret 75 %-ig kell feltölteni 25 %-os töménységű - desztillált vízből és KOH-ból álló - elektrolit oldattal. Az elektrolízis folyamata közben az oxigén és hidrogén gázok a tér felső részén gyűlnek össze. Az elektrolit oldat szintjének állandó értéken tartásához időközönként vizet kell adni hozzá. A szigetelő gallér (200) a tartály felső részénél, ahol a hidrogén és oxigén gázok gyülemlenek össze, pajzsként védi a katódot az anód és a katód között kialakuló esetleges elektromos ívektől.

510

16. ábra. A 14.ábra metszete a 16-16 vonal mentén

17. ábra. A 13.ábra metszete a 17-17 vonal mentén

511

18. ábra. A 13.ábra metszete a 18-18 vonal mentén

19. ábra. A gázszelep metszete a 13.ábrán látható a 19-19 vonal mentén

20. ábra. Az elektrolizáló cella membránjának perspektivikus nézete

512

21. ábra. A membrán keresztmetszete

Az elektrolit tartály (195) fel van osztva egy henger alakú, nejlonból szőtt hálós membránnal (196). Mint a 20. és 21. ábrán látható, a membrán kerete (197) alsó és felső gyűrűkből (198, 199) áll, melyeket kis acél csíkok (201) kötnek össze. A nejlon hálót (408) egyszerűen csak ráhajthatjuk az alsó és felső szigetelőkre (182, 183), ezáltal a membrán elektromosan szigetelve lesz a cella összes többi alkatrészétől. A háló (408) olyan kis méretű lyukakat tartalmaz, hogy azok nem engednek át 0,004 inch-nél (0,1 mm-nél) nagyobb átmérőjű buborékokat, így ez a membrán megakadályozza a hidrogén és oxigén gázok keveredését, de közben átengedi az elektromos áramot az elektródák között.

22. ábra. Az elektrolizáló cellában lévő gázok áramlásának perspektivikus nézete

513

23. ábra. A 14.ábra egy részének kinagyított metszete

24. ábra. A 16.ábra metszete a 24-24 vonal mentén

25. ábra. A 24. ábrán látható vízbemeneti szelep perspektivikus nézete

A friss vizet a tartály (195) külső részén, a felső zárólemezbe (178) szerelt fúvókán (211) adagoljuk. Az elektrolit oldat a tartály (195) külső feléből a hálós membránon (408) keresztül jut a belső részbe. (lásd a 24. és 25. ábrákat)

514

A fúvóka (211) bemeneti része (212) az elektrolit beömlő szelepéhez (213) csatlakozik, melyet a folyadékszint érzékelő (214) vezérel. A szelep (213) a felső zárólapba (179) szerelt perselyben (215) helyezkedik el. A szeleptű (216) a folyadékszint érzékelő (214) felső tányérján (217) nyugszik, így mikor az elektrolit oldat szintje lesüllyed, akkor a szeleptű mellett beáramolhat annyi víz, ami a folyadékszintet ismét a kívánt értékre emeli. A vízszint úgy van beállítva, hogy az elektrolit oldat tartálya (195) csak kb. 75 %-ig teljen meg folyadékkal, ezáltal a megmaradt 25 %-nyi térben helyet biztosítunk a fejlődő gázoknak is. Amint az elektrolízis folyamata beindul, a katódon hidrogéngáz, az anódon pedig oxigéngáz keletkezik. Ezek a gázok buborék formájában felfelé áramolnak a tartály (195) felső, szabadon hagyott részébe, ahol a membrán segítségével egymástól elválasztva maradnak. Itt meg kell jegyeznünk, hogy az elektrolizáló tartályba a víz a tartály külső feléről jut be, onnét, ahol az oxigén gázok találhatóak, így nincs esélye a hidrogéngázoknak arra, hogy elillanjanak.

26. ábra. A 16.ábra metszete a 26-26 vonal mentén

A felső zárólapok (178, 179) egymással érintkező felületeinél gyűrű alakú hornyok (221, 222) vannak kiképezve. (lásd a 26. ábrát) A külső járat (222) a tartály hidrogénes részével nyolc helyen csatlakozik (223) az alsó zárólapon (179) keresztül. A hidrogén a csatlakozókon (223) keresztül felfelé áramlik a külső járatba (222), majd innét még feljebb egy egyutas szelepen (224) keresztül a gázgyűjtőbe (225). (lásd a 19. ábrát) A műanyag házas gázgyűjtő (226) a felső zárólaphoz (178) van csavarozva és gondosan tömítve van (227). A ház alsó része (114) vízzel van feltöltve. A csap (229) üreges (lásd a 18. ábrát) és az alsó vége egy kapuval (228) rendelkezik, mely a beömlő víz szűrését végzi.

515

27. ábra. A katód és a katód felső részén található gallér "robbantott" és részlegesen törött nézete

28. ábra. A 15. ábrán látható alkatrészek egy részének kinagyított keresztmetszete

29. ábra. A szelepfedél perspektivikus nézete

516

A hidrogént a tartályból (225) rozsdamentes acélból készült kampós csövön (241) vezetjük el (lásd a 17. ábrát). A cső (241) egy járathoz (409) csatlakozik, mely egy átmeneten (250) keresztül a hidrogént bejuttatja egy függőleges csőbe (244). Ez a függőleges cső (244) háromszög keresztmetszetű, melyen keresztül a hidrogén bejut a keverő tartályba (38). Az oxigén az elektrolizáló tartályból (195) a belső gyűrűs vájaton (221) keresztül távozik. A vájatba (221) az oxigén nyolc nyíláson (245) keresztül jut be. A járatból (221) az oxigén egy egyutas szelepen (246) keresztül kerül a műanyag házas gyűjtőbe (260). Az elrendezése a hidrogénnél ismertetettekhez hasonló, ezért ezt itt nem részletezzük még egyszer. Az oxigént szintén a gázkeverő tartályba (38) vezetjük. A nyomásérzékelő kapcsoló (62) bevezető csöve (63) a felső zárólaphoz (178) a hidrogén kivezetésnél (222) csatlakozik. Amikor a nyomás a megengedett érték fölé emelkedik, akkor a kapcsoló (62) lekapcsolja a C2 kondenzátort a testről (54). Ez megszűnteti a jelgenerátor impulzusait, így a T1 tirisztor nem süti ki a C5 kondenzátort. A TR1 transzformátor ennek ellenére továbbra is működik és tölti a C5 kondenzátort, de mivel a T1 tirisztor azt nem süti ki, így C5 egy idő után csak feltöltve várakozik, míg a nyomás a járatban (222) nem csökken le egy adott szint alá. A nyomásvezérelt kapcsoló (62) ily módon szabályozza a gáztermelést. A gázelvezető szelepek rugóinak (224, 226) olyan erőseknek kell lenniük, hogy a hidrogén és oxigén gázokat az elektrolízis során fejlődő 2:1 arányban engedjék át. A gáztartályoknál (225, 260) biztonsági óvintézkedést kell tenni. Ha hirtelen egy ellentétes irányú nyomás alakulna ki a csövekben, akkor ez csak a tartályok műanyag házait (226, 247) roppantaná szét, de ez a nyomás nem jutna el az elektrolizáló celláig. A nyomáskapcsoló (62) ezt követően leállítaná a további gáztermelést. A transzformátor anódhoz és katódhoz kapcsolódó szekunder tekercsének (89) a csatlakozói a 14. ábrán kerültek bemutatásra. A vezeték (89) egyik vége (252) az anód belső felén lévő vak lyukban végződik, ahol egy fej nélküli csavarral (253) van rögzítve. Ezt a csavart (253) az anód gallárja alatt speciálisan kiképzett lyukba csavarjuk be. Az elkeskenyedő nejlon csatlakozó (254) a csavar (253) felett helyezkedik el, mely meggátolja az anód belsejében lévő transzformátorolaj kifolyását. A tekercs (89) másik vége (255) lefelé egy bronz bélésen (256) keresztül csatlakozik az alsó szigetelőhöz (183), ahonnét vízszintesen lép ki az alsó szigetelő tárcsa (176) és a szigetelő (183) között.

517

Jól látható a 23. ábrán, hogy a bronz bélés (256) egy karimával (257) rendelkezik, az alsó felén pedig egy anyával van rögzítve, így stabilan rögzíti a vezetéket. A tömítések (259, 261) a felső karima (257) felett és az anya (258) alatt találhatóak. A vezeték (255) vízszintes irányban történő kilépésénél a vezetéket biztonságosan el kell szigetelni az anódtól. A dobozon kívül a vezeték (255) a katód csatlakozó csavarjához (262) csatlakozik. Ez a csatlakozó csavar (262) fejjel van ellátva, mely úgy van kialakítva, hogy illeszkedjen a katód hengeres ívű falához és nikkellel van bevonva, hogy ellenálljon az elektrolit oldat kémiai reakcióinak. A csavar szára a katódon és a szigetelő (183) külső falán keresztül húzódik és egy légszigetelt béléssel van ellátva, ezen kívül egy O-gyűrű tömítés (269) akadályozza meg az elektrolit oldat szivárgását. A transzformátor primer tekercsének (88) két vége szalagos vezetőkhöz (273, 274) kapcsolódik, melyek a felső szigetelő (183) közepe felé hajlanak. A vezetők (273, 274) felső végei csatlakozó tüskéket formálva a felső szigetelőben (183) elhelyezett csatlakozó aljzatokhoz (275) kapcsolódnak. A csatlakozó aljzat (275) felső vége le van takarva egy fedővel (276), melyen keresztül az áramkörből jövő vezetékek (278, 279) csatlakoznak a primer tekercs két végéhez. A 14. ábrán bemutatott transzformátor csatlakozások megfelelnek a 2. ábrán ismertetett áramkör csatlakozásaival, azaz a szekunder tekercs (89) kivezetései közvetlenül az anódra és a katódra kapcsolódnak. A TR2 egy feszültségcsökkentő transzformátor, így 22 A-es és 300 V-os bemeneti impulzusokat és 10:1 menetszám arányt feltételezve a kimeneten - melyet az anódra és a katódra kötünk - az impulzusok árama 200 A, a feszültsége pedig 3 V lesz. Ez a 3 V-os feszültség jóval az elektrolízis beindulásához szükséges érték felett van, a nagyon magas áramérték pedig rengeteg gáz termelését eredményezi. A hatalmas áramok okozta gyors energia-kisülés hőkibocsájtással jár együtt. Ez az energia azonban nem veszik el véglegesen, mivel az elektrolit oldat melegítése növeli az ionok mozgékonyságát, mely végső soron az elektrolízis folyamatát segíti. Az elektrolizáló cella (41) anódjának és katódjának a kialakítása nagyon fontos szerepet játszik az elektrolízisnél. Az anód kifelé csúcsosodó külső felülete az áram koncentrációját idézi elő, ami több gáz termeléséhez vezet. Az itt ismertetett kialakításnál az anód felszíne megnyúlt, így az anód és katód egyenlő felülettel rendelkeznek, mely végső soron minimalizálja az elektromos veszteségeket. Az is kívánatos, hogy az anód és a katód gázzal érintkező felülete egyenetlen legyen. Ezt pl. homokkal történő csiszolással érhetjük el. Az egyenetlen felület elősegíti a gázbuborékok elszakadását az elektródák felületéről és megakadályozza a feszültségvesztés kialakulását.

518

A második transzformátor elhelyezkedése, valamint a központi anód és a körülötte elhelyezkedő katód kialakítása szintén nagyon fontos. Az anód, mely mágneses anyagból van kialakítva, a TR2 transzformátor mágneses terének a vezetőjeként is funkcionál. Ez egy erős mágneses teret hoz létre az anód és a katód között is. Azt tapasztaltuk, hogy ez a mágneses mező szintén növeli az oldat ionjainak a mozgékonyságát, mely így növeli az elektrolízis hatékonyságát. A TR2 transzformátor által generált hőt az anód átvezeti az elektrolit oldathoz, mely a fentebb már ismertetett módon növeli az ionok mozgékonyságát és ezáltal az elektrolízis hatékonyságát. Az elektrolizáló készülék falára (171) szerelt hűtőventillátor (180) a felesleges hő elvezetését segíti elő. A transzformátor anódban történő elhelyezése azért is előnyös, mert így a szekunder tekercsek (89) kivezetéseit a lehető legrövidebb és nagyon jól szigetelt vezetékkel köthetjük össze az anóddal és a katóddal. Mint feljebb említettük, az elektrolizáló cella (41) által generált hidrogén és oxigén gázok a gázkeverő tartályba (38) jutnak. A 28. és 29. ábrákon részletesen bemutatott szelepek (283, 284) egy belső szeleptestet (291) tartalmaznak, melynek van egy fedő része (292) és egy gyűrű alakú záró része (293). Ez utóbbi tartja a gyűrűs szelepülést (294). A szelepek (283, 284) normál üzemben egyszerű egyutas szelepekként funkcionálnak. Azonban mikor igen nagy gáznyomás alakul ki az elektrolizáló cellában, akkor ezek a szelepek a gázfelesleget a keverő és szállító egységen (38) keresztül a környező levegőbe engedik. Azt a nyomásértéket, ami felett a szelepek (283, 284) a gázfelesleget a szabadba engedik, egy pecekkel (288) lehet beállítani. A gázkeverő és továbbító egység (38) felépítését a 30. - 41. ábrák szemléltetik.

519

30. ábra. A gázkeverő és továbbító egység a légszűrővel együtt

A gázkeverő és továbbító egység (38) áll egy felső részből (301), mely a légszűrőt (302) fogatja fel, egy középső részből (303), mely az elektrolizáló cellához (41) hat db. csavarral (304) van odaerősítve, és az ezt követő alsó részekből (305, 300), melyek a motor szívócsonkjához vannak rögzítve 4 db. csavarral (306).

520

31. ábra. A gázkeverő és továbbító egység függőleges keresztmetszete a légszűrő nélkül

32. ábra. A 31.ábra metszete a 32-32 vonal mentén

521

33. ábra. A gázkeverő és továbbító egység szelepének és fúvókájának perspektivikus nézete

34. ábra. A 31.ábra metszete a 34-34 vonal mentén

A középső rész (303) és az elektrolizáló cella edénye közötti felfogatás tömítéssel (307) van ellátva. Ez a felfogatás veszi közre a keverőtartályba (308) vezető hidrogén és oxigén szállító szelepeket (283, 284). (lásd a 34. ábrát). A gázok ebben a tartályban már elkeveredhetnek, majd az eredményül kapott hidrogén és oxigéngáz keverék a középső részen (303) belül egy kis átmérőjű vízszintes járaton (309) át egy körszelephez (311) jutnak. A körszelep (311) kúposan elkeskenyedő alakú és a hasonlóan elkeskenyedő szelepházban egy rúgóval (312) van kitámasztva. (lásd a 38. ábrát). A körszelep (311) az átmérője mentén rendelkezik egy furattal (315) és forgatható, ezáltal 522

szabályozható a következő járatba (309) jutó gáz mennyisége. Majd később kiderül, hogy a körszelep furatának a járathoz (309) képesti helyzete a motor sebességét határozza meg. Ez a járat (309) egy nagyobb átmérőjű függőleges járatba (316) torkollik, ahonnét a keverék egy mágnes szelepből (310) és befecskendezőből álló együttesbe (317) jut. (lásd a 32. ábrát) Ez az együttes (317) egy fő testből (321) áll, mely fedővel (322) van betakarva, ezáltal egy gáztartályt (324) képez, ahonnét a gáz a befecskendező fúvókákon (318) keresztül két függőleges torokba (319) jut. (lásd a 31. ábrát)

35. ábra. Az elektromágnes keresztmetszeti képe

Az elektromágnesnek (56) van egy külső szigetelő háza (366), melyhez két karima (367) van erősítve. A házban található a rézvezetőből álló tekercs (55), mely a központi lágyvasból készült testre (371) húzott műanyag csévetestre (369) van feltekercselve. (lásd a 35. ábrát)

523

36. ábra. A 32.ábra metszete a 36-36 vonal mentén

A gázkeverő és továbbító egység (38) felső része (301) cső alakú, bár az egyik oldala úgy van kialakítva, hogy jól illeszkedhessen az elektromágnes házának (366) külső alakjához. (lásd a 36. ábrát) Az elektromágnes két kivezetése (377) az elektronikához szigetelt vezetékek segítségével csatlakozik (nincs feltűntetve), melyet a gázkeverő és továbbító egység (38) légszűrőjén keresztül vezethetünk el. Mikor az elektromágnesbe (56) áramot vezetünk, akkor a szelep (326) kinyílik. Az elektromágnes függőleges elhelyezésével tudjuk szabályozni a gázkeverő és továbbító egységen (38) keresztüláramló keverék maximális mennyiségét. Az elektrolizáló cella (41) 2:1 arányú hidrogén-oxigén keveréket állít elő, ami önmagában is biztosítja a tökéletes égést. Ezt a keveréket azonban a hagyományos belsőégésű motorokhoz adagoljuk, ahol a normál működéshez szükséges hidrogén és oxigén mennyisége kevesebb, mint a hagyományos benzin-levegő arány. Ez azt jelenti, hogy ha csak az ezeknél a motoroknál megszokott teljesítmény eléréséhez szükséges hidrogén-oxigén gáz keveréket adagolnánk az égéstérbe, akkor ott vákuum keletkezne. Ennek a vákuumnak az elkerülése érdekében a keveréket levegővel hígítjuk. Ezt a levegőt a gázkeverő és továbbító egység (38) felső részére (301) szerelt légszűrőn (302) keresztül juttatjuk a szívó torokba (319).

524

37. ábra. A gázkeverő és továbbító egység hátsó felső része

38. ábra. A 34.ábra metszete a 38-38 vonal mentén

525

39. ábra. A gázkeverő és továbbító egység alsó részének oldalnézete a 30.ábra 39-39 vonala mentén

40. ábra. A 32.ábra metszete a 40-40 vonal mentén

A felső rész (301) egy középső járattal (328) is rendelkezik, ezen keresztül áramlik be a levegő a kettős torokba (319). A levegő mennyiségét a járat (328) közé, egy forgatható tengelyre (333) szerelt csapószeleppel (332) szabályozzuk. A csapószelep úgy van kialakítva, hogy az elektromágnes háza (366) köré illeszkedjen. A tengely (333) végig nyúlik a (301)-es részen és annak a külső felén egy szabályozó csavar (336) és rézsútosan egy rugó (337) van hozzáerősítve. A rugó (337) a csappantyút (332) a csavar (336) által beállított pozícióban tartja. Ebben a pozícióban a 526

csappantyú szinte teljesen elzárja a járatot (328), így csak kis mennyiségű levegőt enged a keverékbe. Bár a csappantyú (332) normális körülmények között csak a (38)-as egységbe beáramló levegő mennyiségét szabályozza, emellett azonban túlnyomást kiengedő szelepként is funkcionál, legyen ez a túlnyomás akár az elektrolizáló készülék által generált túlzott mennyiségű gáz, akár a szívócsonknál a visszaégés miatt megjelenő nyomás miatti. Mind a két esetben a csappantyúra (332) kifejtett gáznyomás a csappantyút elfordítja, ezáltal megnyitja a járatot (328) és lehetővé teszi, hogy a felesleges gáz a légszűrőn keresztül távozzon. A 32. ábrán látható, hogy a csappantyú tengelye (333) el van tolva a járat (328) tengelyéhez képest úgy, hogy a belső nyomás elfordíthassa a csappantyút az egyik irányba. Ez pontosan az ellentéte a hagyományos benzines porlasztók levegő szelepének. A légszűrő egység (302) egy, a felső részhez (301) illeszkedő gyűrű alakú alsó lapból (341) és egy boltozatos szűrő elemből (342) áll. Ezt az egységet egy drótból, csapszegből (345) és rögzítő anyából álló együttes tartja az adott helyzetben.

41. ábra. A gázkeverő és továbbító egység alsó része

A gázkeverő és továbbító egységhez (38) csavarokkal (347) felerősített (305)-ös rész (lásd a 31. ábrát) tartalmazza a motor sebességét szabályozó torokszelepet. Ez - a kettős torok folytatását képező - két függőleges furattal (348, 349) rendelkezik, melyek a (303)-as résznél kezdődnek és a közös tengelyre (353) szerelt csappantyúkkal (351, 352) folytatódnak. A tengely (353) mindkét vége kinyúlik a házból (305). A tengely egyik vége egy tartórész által (355) van rögzítve, amelyen 527

keresztül - a hagyományos porlasztókhoz hasonlóan - a gázkarhoz (356) és egy nyomaték csökkentő egységhez (357) csatlakozik. A rugó (358) tengelyre (353) gyakorolt hatása tartja zárva a csappantyúkat a beállító csavar (359) által meghatározott erővel. A tengely (353) másik végére egy kar (362) van erősítve, melynek külső széle egy rúddal (407) csatlakozik a (311)-es szelephez. Ez a rúd csatlakozás úgy van kialakítva, hogy a (311)-es szelep állandóan egy adott mennyiségű gázkeveréket enged a motorba, ezáltal szabályozva annak sebességét. A (311)-es szelep kezdő pozícióját a karon (406) lévő két csatlakozó furat (405) közötti választással és a rúd (407) meghajlításával állíthatjuk be. A gázkeverő és továbbító egység (38) alsó részén (300) két furat (364, 365) van, melyek a kettős torok meghosszabbításai. Ezeken keresztül jut el a hidrogén, oxigén és levegő keveréke a hengerek szívócsonkjához. Mivel ez száraz üzemanyag, egy kis mennyiségű porlasztott olajat is adunk hozzá a (403)-as nyíláson keresztül, ezáltal valósítva meg a hengerek felülről történő kenését. A (403)-as nyílás a porlasztott olajat a (404)-es csövön keresztül kapja, mely a motor felső feléhez van rögzítve. Ez lefelé üríti a porlasztott olajat a két furat (364, 365) között. A porlasztott olajcseppek kicsapódnak a felső részen, majd a két furatban jelentkező szívóhatás következtében a gázokkal együtt a motorba kerülnek. Az itt bemutatott gázkeverő és továbbító egységben (38) az elektromágneses szelep kétállású "ki/be" szelepként működik, így mikor a gyújtáskapcsoló ki van kapcsolva, akkor a motorba nem jut gáz. Ez megelőzi a hengerekben a gázok véletlenszerű begyulladását. Ez a szelep arra is szolgál, hogy megőrizze az elektrolizáló cellában maradt gázokat, így a motor legközelebbi indításakor azonnal rendelkezésre áll a szükséges gázmennyiség. A C5 kondenzátor értéke határozza meg a töltési és kisütési idők arányát. A Q1 tranzisztor frekvenciáját úgy kell megválasztani, hogy a kisütési idő ne legyen túl hosszú, ezáltal védve a transzformátor tekercseket, különösen a TR2 transzformátor szekunder tekercsét, a túlmelegedéstől. A kísérleteink azt mutatták, hogy a túlmelegedés problémája kb. 5 000 impulzus / perc (= 83,3 Hz) alatti frekvenciákon kezd jelentkezni, mivel ekkor a rendszer már egyenáramú rendszerként viselkedik. A 40 000 impulzus / perc (= 666,6 Hz) frekvencia felett viszont csökkenni kezd a hatásfok. A közel optimális frekvencia 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz). A fűrészfog alakú bemenő jeleknél és az élesen felfutó kimenő jeleknél 10 000 impulzus / perc frekvencián 0,006 (= 0,6 %)-os kitöltési tényezőt kaptunk. Ez az impulzusforma megakadályozza a túlmelegedést. A 0,1-es (= 10 %)-os kitöltési tényező négyszöghullámot eredményez, mely szintén megfelelő lenne,

528

de az órajel generátornak feleslegesen nagy hőterhelést kellene elviselnie. A bemutatott kapcsolással elérhető legkisebb kitöltési tényező 0,005 (= 0,5 %).

A szabadalmat angol nyelven itt találod.

Megjegyzések: 1. A szabadalomból kitűnik, hogy a TR1 transzformátor kimenetén 300 V-os pulzáló feszültség jelenik meg, ezzel töltjük a C5 kondenzátort, amit aztán nagyon rövid idő alatt kisütünk. A kisütési áram amplitúdója 22 A. Azt is tudjuk, hogy a kitöltési tényező 0,6 % 166,6 Hz-es kisütési gyakoriság esetén. A 166,6 Hz-es jel periódusideje: 2. 3. T = 1 / f = 1 / 166,6 Hz = 0,006 s = 6 ms 4. 5. Az impulzus ideje a 6 ms-nak a 0,6 %-a: 6. 7. timp = 0,6 * 6 / 100 = 0,036 ms 8. 9. Ebből kiszámolhatjuk a C5 kondenzátor töltésére fordított időt is: 10. 11. ttölt = T - timp = 6 - 0,036 = 5,964 ms 12. 13. Ezekből az adatokból már meghatározhatjuk, hogy a TR1 transzformátor által biztosított töltőáram, mely egyben az impulzus áramának effektív értéke is, a következő: 14. 15. Itöltő = Iimp*timp/T = 22 A * 0,036 ms/6 ms = 0,132 A 16. 17. Ha megnézzük a TR1 transzformátor szekunder tekercsére kapcsolt A14P diódák adatlapját, azt láthatjuk, hogy a nyitóirányú áramuk nem haladhatja meg a 2,5 A-t, a rövid idejű tűimpulzusok értéke pedig az 50 A-t. Ezen adatok szerint az általunk kiszámolt 0,132 A-es töltőáram és a 22 A-es tűimpulzusok értéke helyes, nem tesznek kárt a diódában. 529

18. A másik kérdés a TR1 transzformátor kimeneti feszültsége. A szabadalom 300 V-ot ír. Ez természetesen effektív feszültségértéket jelent, aminek a csúcsértéke: 19. 20. Usc = 300 *

2 = 424,3 V

21. 22. A TR1 transzformátor két primer tekercsére (71 és 73) jutó jel (lásd a 2. ábrát) a következőképpen néz ki:

42. ábra. A TR1 transzformátor két primer tekercsére (71 és 73) jutó jel alakja

Mind az Up1c, mind pedig az Up2c értéke 12 V. Mivel azonban a tekercsek bifilárisan vannak tekercselve, ezért a szekunder tekercsen azok ellenkező polaritású feszültségeket generálnak. Ezt mutatja a következő ábra:

530

43. ábra. A TR1 transzformátor szekunder tekercsének (67) két szélső pontja között megjelenő feszültség alakja

A primer oldalon betáplált négyszögjelek a transzformátor induktivitása miatt válnak közel szinusz alakúvá a szekunder oldalon. Az Usc értéke a szabadalomban megadott 18:1 menetszám arányok szerint:

Usc = 18 * Up1c = 18 * 12 V = 216 V

A -Usc értéke ezzel megegyező, de ellenkező polaritású, azaz -216 V.

Mikor ezeket a feszültségeket egyenirányítjuk, akkor a következő jelalakot kapjuk a TR1 transzformátor középleágazásánál (66):

531

44. ábra. A TR1 transzformátor középleágazásánál (66) mérhető feszültség alakja

Itt Usc értéke a feljebb kiszámolt 216 V, az effektív feszültség pedig: Ueff = 216 V /

2 = 152,7 V

Ez az a feszültség, melyet kék vonallal jelöltünk a 44. ábrán. Viszont ez pontosan a fele a szabadalomban megadott 300 V-os effektív feszültségnek. Ezek szerint a helyes menetszám arány 2*18:1 = 36:1. Ha megnézzük az 5. táblázatban megadott menetszámokat, akkor azt láthatjuk, hogy a primer tekercsek 9-9 menetből, míg a szekunder tekercs 380 menetből áll. Ezek szerint a tényleges menetszám arány: NTR1 = Ns:Np = 380:9 = 42:1 Ez már közelebb van az általunk kiszámolt 36:1 menetszám arányhoz. Valószínűleg az esetleges 12 V-nál kisebb bemeneti feszültségek kompenzálása végett nagyobb a tényleges menetszám arány, hiszen ekkor még 10 V-os Upc feszültségnél is megkapjuk a 300 V-os átlagfeszültséget. Viszont azt is észre kell vennünk, hogy a szabadalomban említett 380 menet csak a szekunder tekercs középleágazásáig érvényes, tehát valójában a szekunder tekercs 2 * 380 menetet tartalmaz! Erről nincs szó a szabadalomban.

23. A harmadik kérdés az elektrolizáló berendezés tényleges teljesítmény felvétele. A primer oldalon a szükséges áram a tényleges menetszám arányok (42:1) szerint: 24. 25. Ip1 = (Itöltő/2)*42 = (0,132 A / 2) * 42 = 2,772 A 26. 27. A töltőáramot azért kell elosztani kettővel, mert azt a két primer tekercs fele-fele arányban biztosítja. Az Ip2 áram megegyezik Ip1-gyel, szintén 2,772 A. 28. 29. A két primer tekercsen átfolyó együttes áramerősség tehát: 30. 31. Ip = Ip1 + Ip2 = 2,772 A + 2,772 A = 5,544 A 532

32. 33. Vegyük azonban figyelembe a transzformátoron és a két tranzisztoron (Q3 és Q4) fellépő veszteségeket (kb. 25 %), így az autó akkumulátorából ténylegesen felvett áram: 34. 35. Ifogyasztás = Ip / 0,75 = 5,544 A / 0,75 = 7,4 A 36. 37. A bemeneti feszültség 12 V, így könnyen kiszámolhatjuk az akkumulátorból felvett teljesítményt: 38. 39. Pfogyasztás = Ifogyasztás * Ube = 7,4 A * 12 V = 88,8 W 40. 41. Ezt kerekítsük 90 W-ra. Bámulatosan kevés! 42. 43. A szabadalomban azt írja Horváth István, hogy a rendszer táplálásához elegendő egy 40 A-t és 12 V-ot leadni képes tápegység. Ez kicsit félreérthető, mert úgy tűnik, hogy ennyi a rendszer teljesítményfelvétele. Ha azonban megnézzük az 1. ábrát, ott csak egyetlen generátor (37) és egyetlen akkumulátor (30) van feltűntetve! Nincs szó arról, hogy külön generátort kell beépíteni az elektrolizáló tápellátására! Magyarán a már meglévő generátorra és akkumulátorra támaszkodhatunk, amit a pár sorral feljebb kiszámolt 90 W-os teljesítményfelvétel is igazol. Ezen kívül, ha megnézzük a Q3 és Q4 tranzisztorok adatlapját (lásd itt: 2N3055), akkor ott is egyértelműen látjuk, hogy a maximálisan megengedett folyamatos kollektor áram nem haladhatja meg a 15 A-t. 40 A-es fogyasztásnál az egy tranzisztorra jutó áram már 20 A lenne, amitől egy idő után az tönkremenne. 44. 45. Van azonban egy másik érdekes momentuma is ennek az elektrolizáló rendszernek, nevezetesen az, hogy a fejlődő gáz mennyiségét az órajel ki-be kapcsolgatásával szabályozza egy nyomásvezérelt kapcsolón keresztül. Az itt bemutatott készülékkel meg lehet hajtani akár egy 4000 cm3-es motort is, de még ott is időnként ki kell kapcsolni az elektrolizálót, nehogy túlnyomás keletkezzen a tartályban. Ha mi ugyanezzel a berendezéssel csak mondjuk egy 1300 cm3-es motort szeretnénk táplálni, akkor a feljebb említett 90 W-nak csak a harmadát fogyasztjuk el átlagosan, azaz kb. 30 W-ot!

46. A TR1 transzformátor vezetékeinek átmérője nincs megadva, bár ezt mi is könnyen ki tudjuk számolni. 533

Korábban már meghatároztuk, hogy a primer tekercsekben (71, 73) 2,775 A folyik, a veszteségek miatt azonban számoljunk 3,2 A-rel, így a primer tekercsek (71, 72, 73) vezetékeinek minimális átmérője: Dp = 1,13*

(Ip/2,5) = 1,13 *

(3,2/2,5) = 1,28 mm

Ezt kerekítsük 1,3 mm-re. A szekunder tekercs vezetékének minimális átmérője pedig: Ds = 1,13*

(Is/2,5) = 1,13 *

(0,132/2,5) = 0,26 mm

Ezt kerekítsük 0,3 mm-re.

47. Az ötödik kérdés az, hogy mi a szerepe annak, hogy először feltranszformáljuk a feszültséget 12 V-ról 300 V-ra, majd az ezzel a feszültséggel feltöltött C5 kondenzátor kisütési feszültségét letranszformáljuk 3 V-ra. Két lehetséges válasz is van. Az elsőt az egyik Olvasó, Robi adta, mikor erről beszélgettünk. "A kondenzátorban tárolt energia a töltőfeszültség négyzetével arányos, míg a kapacitással csak egyenes arányban áll": 48. 49. Wc = 0,5 * U2 * C 50. 51. Nézzük meg, hogy elegendő energiát tudunk-e tárolni a kondenzátor lemezein! Pc = U * I = U * Q / t = U2 * C / t A kondenzátor kapacitása C5 = 1 F = 10-6 F (lásd a 2. táblázatot), a feszültség U = 300 V, a kisütési idő pedig t = 0,036 ms = 3,6 * 10-5 s. Ezeket az értékeket behelyettesítve azt kapjuk, hogy a kondenzátorban tárolt villamos energia kisütésekor kapott teljesítmény: Pc = (3002 * 10-6) / (3,6 * 10-5) = 2500 W Ha a 300 V helyett csak 12 V-ra töltenénk fel a kondenzátort, akkor a leadható teljesítmény mindössze 4 W lenne. Hatalmas a különbség! Az alacsonyabb feszültségeken tehát nagyobb kapacitású kondenzátorok kellenek. 534

Csak érdekességképpen számoljuk ki, mekkora kapacitásra lenne szükségünk 12 V-os feszültség mellett, ha ugyanezt a 2500 W-os teljesítményt szeretnénk elérni: C = Pc * t / U2 = 2500 * 3,6 * 10-5 / 122 C = 0,000625 F = 625 F Ez a 625 F-os kapacitás még nem olyan nagy érték, bár lehet, hogy a 70-es évek vége felé, mikor Horváth István a vízbontóval kísérletezett, ez még igencsak nagy kapacitásnak számított és csak nagy méretekben volt kapható. Természetesen ma ez már nem jelent gondot. A másik lehetséges választ a feszültség fel- illetve letranszformálására egy másik Olvasó, Attila adta meg, aki elmondta, hogy: "Abban az időben még nem voltak olyan nagyteljesítményű FET tranzisztorok, amik használhatóak lettek volna. A kapcsolásban bemutatott T1 tirisztor veszteségei viszont a feszültség növekedésével csökkennek". Ehhez fűzött hozzá még egy gondolatot Otakó: "Szerintem van még egy rendkívül fontos oka a tirisztor használatának. A tirisztor az egyetlen olyan eszköz, ami önmagát lezárja, ha a katód árama egy bizonyos szint alá esik és nincs vezérlő jele. Ez ebben az esetben azért jó, mert ha kisült a C5 kondenzátorunk, akkor már nincs szükség arra, hogy a TR2 primerére kapcsolódjon, mert akkor egy rezgőkört képez és a TR2 vasmagjában leépülő mágneses tér által a primerben feszültséget indukál, ami lecsengő rezgést hoz létre. Emiatt az elektrolizáló cellában megfordul az áram irány és a cella polaritást vált. Ezért is kell minél kisebb ellenállású elektrolit a cellába, mert ez a polaritás váltás mindenképpen egy fél periódusra be is következik, csak az nem mindegy, hogy ez a félhullám aránytalanul kicsi lesz-e a valódi "munka ütemhez" képest vagy sem." Igen, mind a két elképzelésnek van alapja, persze az sincs kizárva, hogy esetleg valami más oka is van ennek a látszólag körülményes fel-le transzformálgatásnak. Ezt csak kísérletekkel lehet pontosan eldönteni!

535

52. A következő kérdés a TR2 transzformátor paraméterei. A szabadalomból hiányoznak a TR2 transzformátor adatai, de ez nyilván nem véletlen, mivel ez összefügg egy másik szándékos hibával is. A szabadalom vége felé azt olvashatjuk, hogy a TR2 transzformátor menetszám aránya 10:1-hez, így a bemeneten jelentkező 22 A-ből a kimeneten 200 A-t kapunk. (A veszteségek miatt nem 220 A-t.) Ez még nem is lenne gond, de azt is írja, hogy a bemeneti 300 V-ból 3 V lesz. Ez viszont már 100:1 menetszám arányt tételez fel. 53. Tudjuk azt, hogy az elektrolízis folyamatának beindításához 25 °C-on 1,47 V feszültség elegendő és hogy az efeletti feszültségek már nem játszanak szerepet a termelődő gázok mennyiségében, mivel ez a plusz energia hővé alakul. Ezért nagyon valószínű, hogy a 100:1 menetszám arány a helyes és akkor a TR2 szekunder tekercsén már nem 200 A, hanem 2000 A jelenik meg. Hatalmas a különbség, igaz? Ez volt a legnagyobb rejtett hiba a szabadalomban. Határozzuk meg a TR2 transzformátor tekercseinek adatait. A primer tekercs vezetékének minimális átmérője: Dp = 1,13*

(Ip/2,5) = 1,13*

(22/2,5) = 3,35 mm

Ezt kerekítsük 3,5 mm-re. A szekunder tekercs vezetékének minimális átmérője pedig: Ds = 1,13*

(Is/2,5) = 1,13*

(2000/2,5) = 31,96 mm

Ezt kerekítsük 32 mm-re. Mivel ez nagyon vastag vezeték, ezért használhatunk több kisebb átmérőjű vezetéket is, melyeket egymás mellett tekercselünk fel, majd a vezetékköteg két végét összeforrasztjuk, ill. együttesen erősítjük a katódhoz és az anódhoz. Következő lépésként határozzuk meg a vasmag méretét. Mint a szabadalomból tudjuk, a vasmag egy négyzet keresztmetszetű, lágyvas lemezekből összerakott rúd (lásd a 15 .ábrát). Egyenlő oldalakat (l) feltételezve a keresztmetszet : A = l2 = 10 *

(P/f)

536

A TR2 transzformátoron átvezetett csúcsteljesítmény ugyan nagyon magas (Pc = 22 A * 300 V = 6600 W), de a vasmag méretezésénél az effektív teljesítményt kell figyelembe vennünk, amit ráhagyással vehetünk a feljebb már meghatározott 90 W-nak. Ezek szerint a vasmag keresztmetszete: A = 10 *

(90/166,6)= 7,35 cm2

Ebből a vasmag oldalainak hossza: l =

A =

7,35 = 2,7 3 cm

A szekunder tekercs menetszámát a következő képlettel számolhatjuk ki: Ns = (Us * 10000)/(4,44 * B * A * f) Ns = (3 * 10000)/(4,44 * 1,2 * 7,35 * 166,6) Ns = 4,59 Ezt kerekítsük 5-re. Mivel azt is tudjuk, hogy a menetszám arány 100:1, így könnyen meghatározhatjuk a primer tekercs menetszámát is: Np = Ns * 100 = 5 * 100 = 500 Határozzuk meg, hogy mekkora lesz a TR2 transzformátor külső átmérője, miután felcsévéltük a tekercseket és leszigeteltük. A szabadalomban a négyzet keresztmetszetű vasmagra egy henger alakú szigetelő cső van húzva. A 3 cm oldalhosszúság mellet a vasmag diagonális hossza, mely egyben a szigetelő cső belső átmérője is: Dszb = 3 *

2 = 4,25 cm

A feljebb már kiszámolt 3,5 mm-es primer tekercs vezetékátmérőt és 200 mm vasmag magasságot véve alapul egy sorban elfér: np1 = 200 / 3,5 = 57 menet Összesen tehát 500 menet / 57 menet = 8,8 9 sorban fér el a primer tekercs. Erre húzunk ismét egy szigetelő csövet, amire a szekunder tekercset csévéljük. Az 5 menet egy sorban elfér. A szekunder tekercset ismét egy szigetelő csővel zárjuk. 537

A szigetelő csövek falvastagságának 1 mm-t véve a transzformátor legkülső átmérője a következő lesz: DTR2 = Dszb + 2*(1 + (Ss * Ds) + 1 + (Sp * Dp) + 1) DTR2 = 4,25 + 2 * (1 + (9 * 3,5) + 1 + (1 * 32) + 1) DTR2 = 137,25 mm

54. Az egyik Olvasó, Vferi hívta fel a figyelmet a TR2 transzformátor nyílt vasmagja és az autók gyújtó trafójának nyílt vasmagos kialakítása közötti párhuzamra. A gyújtó trafó vasmagja azért nem zárt, hogy a kialakuló impulzusok meredek felfutásúak legyenek. A mi esetünkben ez szintén cél, hiszen az áramimpulzusnak nagyon meredek felfutásúnak kell lennie, hogy a rövid impulzusidő alatt még elérhesse a maximális értékét.

55. A TR2 transzformátor kimenetén megjelenő 2000 A-es áramimpulzusok elérésére látszólag nagyon sok KOH-t kellene a vízbe önteni. De! Ha megnézed a kísérleteinket, pl. a 8. és a 13. ábrákat, akkor ott jól látszik, hogy mekkora áramok folytak az elektrolizálóban. Ez olyan töménység mellett volt tapasztalható, amikor egyenáramból csak kb. 5 A tudott átfolyni az elektroliton. Pár adat összehasonlításként: 56. 57. Egyenáram: 5 A 58. Az impulzus hatására: 12 A 59. A negatív tűimpulzusnál: 120 A Az elektrolizáló cella rossz hatásfokú kondenzátorként viselkedik. A kondenzátor ellenállása az impulzus megjelenésének pillanatában elméletileg 0 . A gyakorlatban viszont az áramkörben lévő egyéb ellenállások miatt ez nem nulla, hanem valamilyen nagyon kis értéket vesz fel. A kísérleteinkben az a 0,4 s ideig tartó 120 A-es tűimpulzus azért jöhetett létre, mert az elektrolizálónak (ami ebben az esetben az áramforrás szerepét töltötte be), nagyon kicsi volt a belső ellenállása. Tehát egy dolog az egyenáram értéke, és megint más a rövid idejű tűimpulzusok áramának az értéke. 538

60. Pár szó az anód kialakításáról. Az anód külső felülete nyolc élt tartalmaz az áramsűrűség megnövelésére (lásd a 15. ábrát). A szabadalomban bemutatott kialakítás első ránézésre nehezen legyártható, ezért talán egyszerűbb volna, ha ehelyett az anód külső felületét nyolcszögletűre munkálnánk, mint azt a következő ábrán láthatjuk:

45. ábra. Az anód külső felületének javasolt egyszerűbb kialakítása

Valójában azonban ha valamit maratni kell, akkor már olyan mindegy, hogy az sima nyolcszög vagy valamilyen más felület. Erről Tibi a következőket írta: "A nyolcszögű hasáb oldalait (hacsak nem a sufniban egy kézi vasfűrésszel akarjuk megcsinálni) legcélszerűbb marással elkészíteni. Akkor meg már teljesen mindegy, hogy egy sík felületet eredményező hengermaróval dolgozunk, vagy egy R sugarú profilmaróval. Tekintettel arra, hogy magam is gépész vagyok elég sok tapasztalattal - meg kell mondjam, hogy Horváth megoldása az, amit sokkal könnyebb megcsinálni. " Azt is észre kell vennünk, hogy az anód jobboldali része nem zárt, a folytonossága megszakad. Csak egy kis falvastagságú csődarab köti össze a megszakadt folytonosságot.

539

Efelett két darab olyan anyag van (218), aminek a kialakítása látszólag folytonossá teszi az anód külső felületét. Erről a kialakításról azonban nincs szó a szabadalomban, de biztos, hogy fontos szerepe van. Esetleg ez összefüggésben állhat az alkalmazott frekvenciával, valamint az elektródák alkotta kondenzátor és a TR2 szekundere alkotta soros rezgőkör kialakításával?

61. Az anód külső felületének és a katód belső felületének a mérete a szabadalom szerint meg kell hogy egyezzen. A nyolcszög alakú anód belső felének sugarát és a cső magasságát ismerve meghatározhatjuk annak külső felületét a következő képlettel (a levezetéstől most megkíméllek): Aa = 16 * h * (rab + fvmin) * sin(22,5°)/sin(67,5°) ahol: o

Aa - az anód külső felülete (mm2)

o

h - az anód cső magassága (mm)

o

rab - az anód belső sugara (mm)

o

fvmin - az anód legkeskenyebb részén mérhető falvastagság

Már kiszámoltuk a 6. pontnál, hogy a TR2 transzformátor tekercseinek legkülső átmérője 137,25 mm. Ezt kerekítsük 140 mm-re, amiből megkapjuk, hogy az anód belső sugara rab = 70 mm. Az anód legkeskenyebb részén mérhető falvastagság legyen fvmin = 1 mm. Azt is meghatároztuk, hogy a TR2 transzformátor vasmagjának a hossza 200 mm. Ugyanennyinek vehetjük az anód magasságát is: h = 200 mm. Ezen adatok alapján az anód külső felülete: Aa = 16 * 200 * (70 + 1) * sin(22,5°) / sin(67,5°) Aa = 94109,32 mm2 = 941,09 cm2 Az anód élénél mért sugár a következő képlettel számolható: raé = (rab + fvmin) / sin(67,5°) raé = (70 + 1) / sin(67,5°) = 76,85 mm 540

Ezt kerekítsük 77 mm-re. A katód belső felületének meg kell egyeznie az anód külső felületével. Vegyük az elektródák közötti távolságot 2 mm-nek. Ekkor a katód felülete, ha folyamatos csőből lenne: Ak1 = 2 *  * raé * h = 2 *  * (raé + e_t) * h Ak1 = 2 * 3,14 * (77 + 2) * 200 = 99224 mm2 Az így kapott felület természetesen nagyobb, mint az anód külső felülete. Ezért kell csíkokra vágnunk a katódot, a csíkok közötti részt pedig szigetelőanyaggal kitölteni. A két elektróda felülete közötti különbség: Ke = Ak1 - Aa = 99224 mm2 - 94109 mm2 = 5115 mm2 Ezt nyolc részre osztva megkapjuk, hogy egy szigetelő csíknak mekkora a felülete: Aszig = Ke / 8 = 5115 / 8 = 639,375 mm2 Ha ezt még elosztjuk a magassággal, akkor megkapjuk egy szigetelő rész ívhosszát: iszig = Aszig / h = 639,375 mm2 / 200 mm = 3,2 mm A katód egy csíkjának az ívhossza ezek szerint: ik = Aa / (8 * h) = 94109 mm2 / (8 *200 mm) = 58,8 mm Mivel ez már elég nagy ívet jelent, ezért ezt célszerű úgy kialakítani, hogy veszünk egy 79 mm belső sugarú rozsdamentes acél csövet és azt feldaraboljuk 9 db-ra úgy, hogy 8 db-nak az ívhossza egyenként 59 mm lesz, a 9. darab pedig a maradék, azt el is dobhatjuk. A következő ábrán a feljebb kiszámolt adatok vannak feltűntetve:

541

46 . ábra. A fentebb kiszámolt paraméterek

62. Amennyiben az anód ugyanolyan csillagalakú kialakítását választod, mint ahogy az a szabadalomban van, akkor segítségképpen a következő képletekkel számolhatsz (a levezetéstől most is megkíméllek): i = ( / 90) * Ri * arctan(a / (Ri - m)) A fenti képletben szereplő jeleket a következő ábra mutatja.

47. ábra. Az anód egy ívének kiszámításához felhasznált adatok magyarázata

542

Az "a" értékét a következő formula segítségével határozhatjuk meg: a = 2 * Raé * sin(22,5°) Behelyettesítve tehát a következő egyenletet kapjuk: i = (/90)*Ri*arctan((2*Raé*sin(22,5°))/(Ri-m)) A jobb érthetőség kedvéért vegyünk egy példát, melyben a már kiszámolt TR2 transzformátor méreteiből indulunk ki. Tudjuk azt, hogy a TR2 transzformátor külső sugara 70 mm, az anód legkeskenyebb részén mért falvastagság legyen 2 mm, az ív magassága 3 mm, így: Raé = Rtr2 + fvmin + m = 70 + 2 + 3 = 75 mm Az Ri ív sugarát elsősorban a profilmaratáshoz használt kés sugara határozza meg. Vegyünk a profilkés sugarának 20 mm-t. Ekkor az ív hossza: i = (3,14/90)*20*arctan((2*75*sin(22,5°))/(20-3)) i = 51,29 mm Az anód magassága megegyezik a TR2 vasmagjának a magasságával, azaz 200 mm, így az anód teljes felülete: Aa = 8 * i * h = 8 * 51,29 * 200 = 82064 mm2 A katód belső felülete ezzel megegyezik, tehát egy csík ívhossza szintén 51,29 mm, a magassága is 200 mm, viszont a sugara eltér valamelyest. Ha az anód éle és a katódcsík belső felülete között a távolságot 5 mm-nek vesszük, akkor a katódcsík sugara: Rk = Raé + 5 = 75 + 5 = 80 mm

Az itt ismertetett elektrolizálóval kapcsolatos kísérletek:

543



Horváth féle elektrolizáló 1



Horváth féle elektrolizáló 2



Horváth féle elektrolizáló 3

Amennyiben kedvet kaptál a Horváth féle vízbontó megépítéséhez, arra szeretnélek kérni, hogy az eredményeidet oszd meg velünk is. Horváth István nyomában

Bálint

és

Laci

kísérletezni.

Az

a

Horváth

eddigi

féle

elektrolizálóval

eredményeiket

foglalta

össze

kezdtek

el

Bálint

az

alábbi sorokban.

Már több mint négy éve foglalkozok intenzívebben a szabadenergia kérdésével. Valamikor még kissrác koromban eltökéltem hogy én megcsinálok egy örökmozgót. Aztán elkezdtem nőni és elhagytam a belső hangok figyelését, csajozás, bulik stb… Valahogy mégis műszerész pályára kerültem (véletlen). Megint elkezdtek jönni a belső hangok érzések. Tanulmányaim során a tanáraimat fárasztgattam a kérdéseimmel. De hála Istennek nagyon fáradhatatlan tanárokról révén szó nem vették el a kedvemet. Gyakorlaton mindig igyekeztem az elsők között befejezni a napi feladataimat, hogy utána saját kis elektronikáimat összerakhassam és műszerparkkal mérhessem az eredményeket. Időközben találkoztam egy emberrel, aki gyökeresen megváltoztatta az elképzelésemet a világról. Nagyon sokat tanultam tőle és a mai napig is tanulok. Elmentem K. Györgyhöz a Horváth féle vízautó leírásáért. Nagyon belelkesedtem és számtalan kísérletet elvégeztem, láttam videón a Meyer Úr kísérletét is. Azt gyakorlaton meg is próbáltam leutánozni, kisebb sikerrel. Erre a tanárom azt mondta: "Eddig tudtam segíteni, ezután a saját utadon kell járjál!" Mert azt a dogmát tanítják az iskolákban, hogy váltó árammal nem tudsz vizet bontani! De nem iskolában élünk! (még szerencse!)

544

Több kísérletet végeztünk a Horváth vízbontóra is barátommal és a nagybátyámmal. Az elv az biztosan jó! Vegyél egy trafót I maggal, legyen nagy szórása, az jó!

1. ábra. Mágneses tér felerősítése vasmaggal (a tekercs árama mindkét esetben egyenlő)

Mint láthatjuk, a mágneses terek a vasmagon kívül párhuzamosan futnak a vasmag hosszanti tengelyével. Itt meg is említeném a másik fontos dolgot: az Indukció törvényt: "Ha a mágneses fluxus megváltozik, a mágneses fluxus környezetében villamos tér

keletkezik. Ezt a természeti törvényt nehéz pontosan megmagyarázni. A megváltozó mágneses tér körül villamos tér indukálódik (lásd a 2. ábrát). Az indukálás az ilyen tér létrehozásának szakkifelyezése. Ha az indukált villamos térben vezeték van, a két vége között feszültség mérhető. A villamos tér a vezetékben lévő töltéshordozókra erőt fejt ki. A szabad töltéshordozók követik az erő irányát, töltéshordozó-szétválasztás jön létre. (lásd a 3. ábrát). A vezetékben feszültség indukálódik."

545

2. ábra. A változó mágneses tér körüli térben villamos3. ábra. Töltéshordozó-szétválasztás villamos mező indukálódik

térben

A szövegben elhangzik , hogy a vezetékben a szabad töltéshordozók követik az erő irányát! A vezeték két vége a mi esetünkben az anód és a katód. A szabad töltéshordozók pedig az oxigén és a hidrogén. Tehát a víz molekulákat rendezni tudjuk elektromágneses tér segítségével, pontosabban a villamos térrel, ami indukálódik! Ez azt jelenti, hogy a veszteséges I alakú vasmagunk nem is olyan veszteséges! Mert szerepet játszik a molekulák egy irányba állításánál. Azt is tudjuk, hogy a hagyományos vízbontásnál a hatásfokunk kb. 30%. Ez abból adódik, hogy az anódra és a katódra adott áram kb. 70%-a a vízmolekulák rendezésére használódik el. Mennyire egyszerű lenne a dolgunk, ha a molekulák már egy irányban állnának. Ezt csináljuk a Horváthnál a TR2-es trafóval! JAVÍTJUK A HATÁSFOKOT! Nem véletlenül csinálta Horváth Úr a sok feleslegesnek látszó dolgot a bontójában! Kutatásom során kiderült, hogy Horváth Úr villamos mérnök volt. Tovább egyenlőre nem jutottam, mert az egyetlen ember, akivel felvettem a kapcsolatot, megpróbált... hogy is mondjam? Finoman 546

megpróbált lebeszélni a kutatásaim folytatásáról. Csak elárulom nektek, hogy ez az ember látta személyesen Horváth Úr munkáját és beszélt vele személyesen is és mennyekig emelte Őt a cikkében! (Cs. Endréről van szó) Most már viszont így állunk! Cikkét eljuttatom Tibor barátomnak és Ti is elolvashatjátok! (érdemes!) Kísérleteink során nem adatott meg a jó minőségű anyagokkal való dolgozás lehetősége. Kedves barátom készítgette az elektronikát a TR2-es trafóhoz, Nagybátyám pedig az edényeket készítgette lelkesen, én meg noszogattam őket! (a legfontosabb része az enyém volt) Megcsinálta barátom az elektronikát a TR2-es trafónak ami szuperált is rendesen. 11 cm-es PVC csőbe fért bele a trafó és 10 cm hosszú volt. A vasmagja 50 mm * 50 mm * 100 mm. A primer menetszám 600, átmérő: 2 mm lakkozott rézhuzal. A szekunder menetszám: 2,5, átmérő: 2 mm * 3 mm fazondrót és ebből párhuzamosan két drót volt összefogva. Egészen jó kis mágneses teret lehet vele létrehozni. A gond csak ott volt, hogy nem volt soronként szigetelve a primer oldal. Kihangolta a barátom az elektronikával a trafót soros rezonanciára és a primer oldalon több KV-os impulzusokat nem bírta pár percnél tovább a lakkszigetelés. Nagy örömömet leltem benne, mikor a mágnessel a kezemben 1,5 m távolságból éreztem a TR2 mágneses erőterét. Mert az azt jelentette, hogy lesz itt graft! Na de áthúzott a trafó szigetelése. Elszállt az elektronika és új trafó is kellett. Közben elkészültek a bontó tartályok is. Az egyik a Horváth-éhoz hasonló, csak lemezekből lett összehegesztve, a másik pedig teljesen máshogy nézett ki. Csak köcsögnek nevezem a továbbiakban a nagyobb bontót. Kb. 50 cm magas és 30 cm átmérőjű a köcsög, bakelit teteje és az alja. A tetejében külön nyomásmérő van a hidrogénnek és az oxigénnek. És ott találhatóak meg a kivezető nyílások és a víz bevezető nyílás is. Az oldalán közlekedő edény elven a vízszintet tudjuk figyelni és az anód-katód bevezető menetes szárak kiszigetelve. Az alján pedig az előzőekben említett TR2-es trafó drótjainak a nyílása és gumilábak találhatóak. A trafó és elektronika híján hegesztő trafóról küldtük a graftot! A köcsögöt ki szerettük volna próbálni nyomás alatt is. Siker koronázta fáradozásunkat! Bekapcsolás után a nyomásmérők kb. 2-3 másodperc alatt elérték a 3 bart. Azt mondanom sem kell, hogy a kivezető nyílások egy túlnyomás csővel voltak összekötve a buborékoztatóval, amelyből a lánghegesztő keverőszárán pisztolyon

547

keresztül távozhatott a hidrogén és az oxigén. Meg is nyitottam a keverőnek a hidrogén oldalát az oxigént pedig a szabadba engedtük. Gyorsan elvégeztük a hidrogén tesztet. Pohárba kezdtem engedni a gázt és a pohárban mikor már nem durrant a gáz akkor csak tiszta hidrogén jött a csőből. Ezután bátorkodtam meggyújtani a gázt. Meglepetésemre teljesen színtelenül égett, addig nem láttam ilyet. Onnan tudtam, hogy ég, hogy a lángon keresztül nézve megváltoztak a mögötte lévő tárgyak formái. A láng kb. 50 cm hosszú lehetett, tűhegyes végződéssel. A nyomásmérő folyamatosan a 3 bart mutatta. Ki-be kapcsolgattuk a szerkentyűnket. A tapasztalatunk az volt, hogy a nyomás hihetetlen sebességgel leesett 0 bar közelébe, és a buborékoztatóba olyankor a hidrogén oldalon víz került. Azt a következtetést vontuk le, hogy a hidrogén hihetetlenül gyorsan átdiffundál a bakelit fedélen. A kis játszadozásunknak az lett a vége, hogy szétdurrantottuk a köcsögöt. Látványos emelkedésbe kezdett az asztalon lévő köcsög az aljától a többi része, nem kis ijedségünkre hárman négy fele szaladtunk és utána vissza a hegesztő trafót kikapcsolni. Az igen erős lúg beterítette a barátom pincéjét, úszott minden. Hát itt akkoriban le is álltunk a további vízbontós kísérletről, mert jobb lehetőségek kecsegtették magukat, amibe még víz sem kell. Tovább folytattuk a kísérletezést azon a téren kisebb sikerekkel. De sok herce-hurca volt körülötte. Majd esetleg máskor írok róla most nem szeretnék róla mesélni. A kísérleteimet idén tavasszal kezdtem tovább folytatni a vízbontás terén, mikor sok szabadidőm lett bent a vállaltnál. Különböző méréseket végeztem a víznek a viselkedésével kapcsolatban. Csináltam olyan méréseket mint amilyeneket a Tibor barátom nemrégiben kitett ide a weboldalára. Nekem nem egészen olyan jeleim lettek mint neki, de tapasztaltam a lecsengést én is, csak DC-ben eltolva, azaz nekem nem voltak negatív csúcsaim. A srác, aki mellettem ült, hülyét kapott tőlem, még azt is mondta, hogy okosabbnak hitt és tudom, hogy hol kell mérni a jelalakot. Aztán mondtam neki, csak nyugodtan mérjen Ő is! Mért is és kissé zavarban volt. Még a bontó lemezeimet is kicserélte egy kondira és akkor tapasztalta azt, amit tanult a fősuliban, hogy a kondi feltöltődik… A víz kissé másképp működik! Igen, ezért kísérletezünk fáradhatatlanul, hogy megismerjük a természetét és a természettel összhangban vegyük ki a vízben rejlő energiát! A tapasztalatok szerzése során úgy döntöttünk, hogy nekiállunk az eredeti Horváth-nak kombinálva a saját tapasztalatainkkal, méréseinkkel a készüléket. 548

4. ábra. A Horváth féle vízbontó cellájának metszete

A képen jól látható a csillag forma. Erre azért lehet szükség, mert a külső és a belső felületek nem egyeznek meg, illetve itt koncentrálódik élben az energia úgy, mint az alagút dióda esetében. A saját tapasztalatom az a készülékkel kapcsolatban, hogy mindenhol keletkezik buborék a bontás során de az éleknél hatványozottan megnő a buborékok mennyisége, ott fehéredik el a víz. Az elektronikával vagyok jelenleg megáldva, mint már említettem soros rezonanciánál hatalmas a mágneses tér. Megugrik a primer oldalon a feszültség a generátor feszültsége fölé, kb. 2 KV-ot mértem a bemeneti 100 V-hoz képest. Azért kb. mert freki és bemeneti fesz függő. Ez azzal is jár, hogy a trafó induktív ellenállásán megnő az áram. Ohm törvény! Ennek a vonzata pedig az, hogy a trafó körüli térerő is megugrik, mert ha adott ellenálláson adott menetszámon megnő az áram, akkor a térerő is megnő. Térerő függ a menetszámtól és az áramtól. Mértékegysége Tesla. Saját magamat dobtam át a palánkon, mikor egyoldalas jelekkel akartam soros rezonanciát csinálni! Ez ugyanis képtelenség, csak azért voltam dühös, mert erre egy hetem ment rá. Mikor beszélgettem róla műszerészekkel, villamosmérnökkel, akkor Ők sem értették, miért nincsen kívánt eredményem. Az elektronikám amit összeraktam jól működött minden pontján mértem és kényemre kedvemre állíthattam a kívánt jelet. Amiben különbözött az erősítőmtől az, hogy az erősítő váltó + - jelekkel látta el a trafót és a kondit. Azért írtam le ezt a kis történetet, hogy Ti, akik kísérleteztek, nehogy ugyan ebbe a hibába essetek! (Rossz kísérlet is jó kísérlet! ) Ja, és a Horváth elektronika alapból nem működik! De csak nézzétek át Ti is!

549

5. ábra. A Horváth féle elektronika egy részlete

A C5 töltődik a TR1-en keresztül és a Tirisztoron keresztül sül ki. A TR2 pedig egy darab drót szerepét tölti be! Ha nem hiszitek mérjetek rá szkóppal! Pedig nagyon jó a rajz meg minden, magyarázás, stb… Az én általam összehozott elektronika ilyen hibáktól már mentes volt, csak a soros rezonancia járhatatlan út abban a formában, ahogyan nekünk könnyű lenne tőle a helyzetünk. További megoldásokon gondolkodok, amelyek lehetnek: 

Kipróbálni rezonanciával és a váltót közvetlenül rákötni a bontóra, a csúcsok lehetséges, hogy alagútdiódaként viselkednének.



Illetve mágnessel eltolom a DC szintet, ami még ennél a rendszernél számításba jöhet.



Simán feltöltök kondit nagyfeszre és rásütöm a TR2-re. Itt a frekivel kellene játszadozni hátha sikerül a körjóságot megnövelni és így jobb hatásfokra szert tenni.

Jelenleg más ötletem nincsen.

Eddig jutottam a Horváth István féle vízbontóval, remélem hamarosan előre tudok lépni benne és tudok valami bíztatót mondani nektek! Ha valaki előbb megcsinálná mint én, akkor arra kérem avasson be a részletekbe! 550

Kísérletek a Horváth féle vízbontóval 2

A

Horváth

féle

vízbontóval

végzett

kísérleteket

Laci,

aki

az

eddigi eredményeit osztja meg a következő sorokban.

Az eddigi kísérletek eredményei: Az 1. ábrán látható a komplett kapcsolás.

1. ábra. A komplett kapcsolás (Tr2 a szekunder tekercs nélkül látható)

Az inverter trafója (Tr1) úgy lett megtekercseltetve, hogy 

primer - 2 * 9 menet (71-73), 2 * 4 menet (72) és 2 * 2 menet (72). Úgy terveztem, hogy a kísérlet dönti majd el, hogy a (72)-es tekercs változatok közül melyik jobb.



szekunder - 2 * 190 menet (67) és 2 * 380 menet (67)

551

Már a 2 * 190 menet is 1100 V-ot ad a C5 kondin, amikor csak a 10 M-os ellenállás a terhelés, ha pedig rá van kapcsolva a Tr2-es trafó, akkor 870 V-ot.

2. ábra. Az inverter és a Tr2 (a szekunder tekercs nélkül)

Eddig 3 tirisztor lett zárlatos a bekapcsoláskor, most BTW69-1200 van rajta (1200 V 50 A).

552

3. ábra. A tirisztor vezérlő elektronikája

A tirisztor vezérlő elektronikája nem a Horváth féle szabadalom szerinti, hanem az itt bemutatott impulzusos elektrolizáló impulzuselőállító részét építettem én is meg. Eleinte az volt a gond, hogy mikor beindítottam az invertert, utána pedig a tirisztoros vezérlést, akkor a tirisztor kinyitott és úgy maradt. Nem zárt le, ezáltal leállt az inverter. A 4 db vezérlő IC is elszállt akkor, amikor még nem volt előtte a 7812-es stabilizátor IC. Az inverter frekvenciája 10 kHz, ha a 2 * 4 menetes primer kört használom, ekkor az áramfelvétel 1,4 A. Ha pedig a 2 * 2-es primer kört használom, akkor a freki 4 kHz és az áramfelvétel 3,2 A. Nagyon sok sikertelen kísérlet után végre egy mérföldkőhöz érkeztem, sikerült beindítani az elektronikát. Ahogy a fényképeken is látható, az oszcillátor órajelét 21300 Hz-re állítva és az első 3 kapcsolót bekapcsolva 0,69 %-os kitöltési tényezőjű 166 Hz frekvenciájú tűimpulzusokat kaptam.

553

4. ábra. A tirisztor gate-jén látható 166 Hz-es, 0,6 %-os kitöltési tényezőjű 6 V-os amplitúdójú jel

Az inverternél a 2 * 2 menetes visszacsatolásra kötöttem a tranyókat és így működik. Most 910 Vot mérek, mikor beindul az inverter, és 3,2 A -t vesz fel a 12 V-os aksiról. Mikor rákapcsolom a tirisztoros egységet, akkor 175 V-ra esik a feszültség és érdekes módon az áramfelvétel 1,6 A lesz. A Tr2 trafó primer tekercse 840 menet 1 mm-es CuZ huzalból, a szekunder tekercs egyenlőre 7 menet egy szigetelt villanyvezetékből. Itt 1,7 V körüli egyenfeszültséget mérek a digitális műszerrel, mutatós műszerrel csak a váltakozó állásban jelez 0,5 V körül. A Tr2 vasmagja trafó lemezekből készült, méretei: 255 mm * 45 mm * 50 mm.

554

5. ábra. Tr2 a primer és szekunder tekercsekkel

Egyik alkatrész sem melegszik. Továbblépésként azt gondolom, hogy a Tr2 menetszámát csökkentem, hogy nagyobb legyen az áramfelvétel és ezáltal a teljesítmény. Várom az ötleteket.

Kísérletek a Horváth féle vízbontóval 3

A

Horváth

Krisztián.

féle

vízbontóval

Farkas

készítette

végzett az

kísérleteket

elektronikát,

míg

Farkas Krisztián

és az

elektródákat. A kísérleteik eredményeit olvashatjátok a következő sorokban.

555

Az áramkör kapcsolási rajza a következőképpen nézett ki:

1. ábra. Az elektronika kapcsolási rajza

Egyszerű, de a célnak megfelel. Először is keríteni kellett egy tirisztort, ami bírja a strapát. Ez egy orosz tirisztor, és egy telefonközpont inverterében volt. T100-150 a típusa. Adatlapom nincs róla, de elég gyors, és 100 A-es áramot is kibír.

2. ábra. A tirisztor

A tirisztor gyújtásához nem akartam bonyolult áramkört, így a választásom egy egyszerű relaxációs oszcillátorra esett. A 220 K-os ellenálláson keresztül töltődik a 10 nF-os kondenzátor. Ha eléri a kb. 200 V-ot, akkor a speciális glimm-cső begyújt, és a kondenzátor kisül a tirisztor gate-jén keresztül. Az áramkör kb. 200 Hz-en rezeg, az adott értékekkel.

556

Másodszor, ki kellett találni, hogy mekkora legyen a tároló kondenzátor. Próbálkoztam 10 és 50 Fal, ez jóval nagyobb amplitúdójú áramimpulzust eredményezett, de a trafó szekunderén egy laposabb, és csúcsában is kisebb amplitúdójú tüske keletkezett. Így végül is a kondenzátor értéke 1 F lett.

3. ábra. A kondenzátor és a tirisztor

A trafó, mint a fotókon látható, egy U alakú igen nagy méretű ferritmag, nyitott mágneses körrel.

4. ábra. A Tr2 trafó az U alakú vasmaggal

557

Miután rezgett az áramkör, először egy kb. tenyérnyi szélességű rézszalaggal próbálkoztam szekundernek.

5. ábra. A Tr2 trafó a rézlemezből kialakított szekunder tekerccsel

Az áramot nem tudtam mérni, de a rézszalag rövidzárban igen hamar megmelegedett, ami ilyen felület mellett több száz A-t is jelenthet. A cellára kötve még csak halvány jelét sem adta a buborékok jelentkezésének. Rámértem szkóppal, és kiderült, hogy az impulzusok nem unipolárisak, ahogy Horváth azt állítja, hanem egy kb. 1 periódusból álló gyorsan csillapodó rezgés.

6. ábra. A cellán mérhető feszültségek alakja

558

Ezt gyanítottam, hogy így lesz, mert egy transzformátor nem képes DC-t átvinni, maximum aszimmetrikus impulzusokat, de csak akkor, ha a transzformátor induktivitása a terheléshez képest végtelennek

(igen

nagynak)

tekinthető.

(Impulzustranszformátorok,

pl.

FET-meghajtók.

Induktivitásuk tipikusan 10-20 mH körül van.) A feszültség sem volt elég, így a szekunder le lett cserélve egy 4 menetes kb. 2,5 mm2 keresztmetszetű tömör kábelre. Ezt a cellára kötve már nagyobb volt a feszültség (kb. 10 V) de vízbontás még mindig nem jött létre. Betettem egy 2x40 A-es schottky-diódát, hogy a negatív irányú impulzuscsúcs ne jusson a cellára. Így már tapasztalható volt némi pezsgés, de gyenge. A vízbe, hogy javítsam a vezetést, szódabikarbónát tettem.

7. ábra. Az elektrolizáló tartály a lemezekkel

Az áramot a cellán egy 0,1 -os indukciómentes (fémréteg) ellenálláson mértem.

559

8. ábra. A 0,1 -os ellenálláson mért áram alakja

Ha pontosnak tekintjük a szkóp ábrát, akkor ezen 10 V feszültség esett. Ez 100 A-es csúcsokat jelent. Ha kivettem a cellát és csak a 0,1 -mal terheltem, akkor 15-20 V-ot is kaptam.

9. ábra. A trafó kimeneti feszültsége 0,1 -os ellenállással terhelve

Az ellenállás szépen melegedett, de az átlagteljesítmény nem lehetett több 3-4 W-nál. A bemenő teljesítményt nem volt értelme mérni (kb. 50 W), mert az ellenálláson keresztüli kondi töltés meglehetősen rossz hatásfokot eredményez, és a tirisztor is rövidzárként viselkedik a kisülés pillanatában. Az áramot az szakítja meg, hogy a töltőellenálláson (azaz a 40 W-os izzón) nem folyik akkora áram, ami elegendő a tirisztor tartási áramához. Ez volt a második ok, ami miatt ilyen nagy tirisztort választottam.

10. ábra. a teljes elektronika és a vízbontó

A 100 A-es impulzusokra (a töményített) víz alig bomlott, ahhoz képest mindenképpen, amit a csak 12 V DC hatására.

560

Szóval: 

A Horváth-féle kapcsolás (véleményem szerint) úgy abban a formában nem működik, mert váltakozó áramú kimenetet ad.



Csak nagyáramú impulzusokkal még nem lehet elérni a jó hatásfokú bontást. (Hangsúlyozom, ez az én véleményem.) Valami még hiányos a know-how körül.



A frekvenciafüggést még egyik esetben sem vizsgáltam, így lehet, hogy kihagytam a rezonáns pontot. Gyors mérést végeztem, hogy egy potenciométerrel változtattam a frekvenciát, de gyakorlatilag nem számított, így nem is tekintettem fő paraméternek.

A következőkben újra próbálkozom a nagyfeszültségű bontással, bár az alapkapcsolás működésével kapcsolatban megint kételyeim vannak.

Hirtelen ennyi jutott eszembe.

561

Vferi lemezes elektrolizáló készüléke

Vferi is készített egy 5 lemezből álló elektrolizáló készüléket, hogy

az

általunk

elvégzett

kísérleteket

megismételje.

Az

eredmények nem mindenhol egyeztek, de a cél éppen az, hogy minél többen ismételjük meg az egyes kísérleteket, ezáltal bizonyítva azok helyességét vagy éppen helytelenségét.

A kísérletekhez használt elektrolizáló cella a következőképpen nézett ki.

1.ábra. Az elektrolizáló cella alkatrészei

2.ábra. Az összeszerelt lemezek

562

3.ábra. Az összeszerelt elektrolizáló cella

4.ábra. Az állványra helyezett és vízzel feltöltött elektrolizáló

1. kísérlet

563

A kísérlet célja: Megállapítani hogyan függ a cellára kapcsolt impulzusok frekvenciájától a gáztermelés mértéke. Az elektrolizáló: 4 cellás elektrolizáló, 5db 38x130x1 mm-es rozsdamentes acél lemez, 1,3 mm-es lemeztávolsággal. Elektrolit: 1 liter desztillált vízhez 80 ml 15 %-os KOH lett adva. Tápellátás: 1db SP300-7,5 és 1db SP150-5 Mean Well gyártmányú tápegységek sorosan kapcsolva. A cellára kapcsolt feszültség 12,0 Volt, a sorba kapcsolt tápegységek kimenete digitális ampermérőn keresztül csatlakozott egy 27000 F-os elektrolit kondenzátorhoz. Az elektrolit hőmérséklete: 23 °C Frekvencia

Kitöltés

10 ml gáz

Áram

Egységnyi gáz

Hatásfok

Egyenáram

100 %

2,20 sec

10,66 A

25,58 ml/perc/A

38,2 %

1,2 kHz

50 %

6,00 sec

5,91 A

16,92 ml/perc/A

25,3 %

2,4 kHz

50 %

6,03 sec

5,98 A

16,63 ml/perc/A

24,9 %

7,1 kHz

50 %

6,56 sec

5,75 A

15,91 ml/perc/A

23,8 %

12 kHz

50 %

6,78 sec

5,60 A

15,80 ml/perc/A

23,6 %

18 kHz

50 %

7,41 sec

5,13 A

15,78 ml/perc/A

23,6 %

23 kHz

50 %

8,09 sec

5,20 A

12,96 ml/perc/A

19,4 %

38,5 kHz

50 %

8,85 sec

4,55 A

14,90 ml/perc/A

22,3 %

42,6 kHz

50 %

9,66 sec

4,44 A

13,99 ml/perc/A

20,9 %

65,5 kHz

50 %

10,88 sec

3,89 A

14,18 ml/perc/A

21,2 %

73,0 kHz

50 %

11,72 sec

3,75 A

13,65 ml/perc/A

20,4 %

100 kHz

50 %

13,00 sec

3,37 A

13,69 ml/perc/A

20,5 %

1.táblázat. A frekvencia és a gáztermelés hatásfoka közötti összefüggések Megjegyzés: Az első mérést a cellára kapcsolt folyamatos egyenfeszültséggel végeztem. Kiértékelés, következtetések: Az eredmények szerint a mért összeállításnál a gáztermelés hatásfoka a frekvencia növekedésével romlik. Ez természetesen nem feltétlenül jelenti azt, hogy maga a jelenség természete ilyen, ez lehet

564

például az áramot kapcsoló áramkör ideálistól eltérő volta miatt is. Bár a mérést már korábban, másik kapcsolóáramkörrel és tápegységgel is elvégeztem és hasonló eredményekre jutottam.

Megjegyzések: 1. Az itt kapott eredmény pont az ellenkezője volt az általunk tapasztaltaknak (lásd itt). Nálunk a frekvencia növekedésével nőtt a hatásfok, mivel az ampermérő által mért áram csökkent. A

vferi

által

következtetni, frekvencia

elvégzett

hogy

az

növekedésével

mérés

alapján

általunk egyre

használt

több

arra

lehet

mérőműszer

torzítást

vitt

be

a a

mérésbe. Arra szeretnélek kérni, hogy Te is végezd el ezt a kísérletet és közöld velünk az eredményeidet. 2. Több

levélben

ampermérő

a

is

említettétek,

négyszögjeleket

Kedves

rosszul

Olvasók,

átlagolta,

hogy

a

az

műszerek

pontossága csak 20-50%-os stb. Ez így van, ezért tesztelte le vferi az eredményeket egyenárammal is, ahol szintén hasonló hatásfokot mért. Ezt már nem lehet a mérőműszer jelátlagolási hibájának venni! 3. Mikor

vferi

négyszögjeleket

kezdett

használni,

a

hatásfok

drasztikusan csökkent az egyenárammal végzett elektrolízishez képest.

Ez

azzal

magyarázható,

hogy

a

négyszögjeleknél

a

kitöltési tényező 50%-os volt, így az elektrolízisre használt energia

csak

energiának. kapott

Ha

a

fele a

volt

az

egyenáramú

négyszögjelekkel

hatásfokokat

beszorozzuk

mérésnél

bevitt

végzett

mérések

alapján

kettővel,

akkor

már

az

egyenáramú elektrolízis hatásfokához közeli értékeket kapunk. Ez megint csak azt bizonyítja, hogy a váltakozó áramú mérések is pontosnak vehetőek.

565

2.kísérlet A kísérlet célja: Kimérni, hogy különböző koncentrációjú KOH oldat elektrolizálásakor a cellán mekkora áram halad át, és ennek hatására egységnyi idő alatt mennyi gáz termelődik. A felhasznált eszközök: 

A korábbi elektrolizáló cella (5 db 38x130x1 mm-es saválló lemez 1,3 mm-es távtartókkal sorosan elrendezve)



12 Voltos egyenáramú tápegység



digitális multiméterek az áram, feszültség és a hőmérséklet mérésére



digitális stopper az idő mérésére.

A mérés kezdetén a cellába 1,1 liter ioncserélt vizet töltöttem, ehhez adagoltam fecskendővel 5 mles adagokban a 15%-os KOH oldatot. Minden mérést 12 Volt egyenfeszültséggel végeztem. 15%-os

Áram

Gáz / idő

Egységnyi gáz

Hatásfok

0 ml

0,06 A

7 ml / 10:00

11,60 ml/perc/A

17,3 %

5 ml

0,57 A

40 ml / 05:40

12,38 ml/perc/A

18,5 %

10 ml

1,32 A

100 ml / 04:00

18,90 ml/perc/A

28,3 %

15 ml

2,18 A

100 ml / 02:10

21,17 ml/perc/A

31,6 %

20 ml

3,00 A

100 ml / 01:30

22,20 ml/perc/A

33,2 %

25 ml

3,93 A

100 ml / 01:09

22,10 ml/perc/A

33,0 %

30 ml

4,75 A

100 ml / 00:58

21,77 ml/perc/A

32,5 %

35 ml

5,50 A

100 ml / 00:49

22,26 ml/perc/A

33,3 %

KOH

2.táblázat. A KOH koncentráció és az elektrolízis hatásfoka közötti összefüggések

566

5.ábra. A 2.táblázat eredményeinek grafikus ábrázolása

Megjegyzés: Vferi mérései megint csak ellentmondanak az általunk végzett méréseknek (lásd itt). Mi azt tapasztaltuk, hogy a KOH koncentráció

és

ezzel

együtt

a

víz

vezetőképességének

növekedésével a hatásfok fokozatosan romlik. Vferi mérései szerint viszont a hatásfok a KOH koncentráció növekedésével először el kezd növekedni, majd 15 ml után beáll kb. 32 %-ra. Ez azonban azt is

jelenti,

megoldható mindössze

hogy lenne

az

elméletileg a

szükséges

elektrolit

KOH

egy

darab

mennyiségű

koncentrációját

5-lemezes

cellával

hidrogén-termelés, kell

a

szükséges

mértékig növelni. Ha lehetőséged van rá, Te is végezd el ezt a kísérletet és közöld velünk az eredményeidet.

3.kísérlet A fenti méréseknél (az 1. és 2.kísérleteknél) a cella függőlegesen állt, ami azt jelenti hogy a lemezeknek a 38 mm széles oldaluk volt vízszintes és a 130 mm-es függőleges.

567

Másnap elvégeztem két mérést, egyik az alsó sorban szereplő (35 ml KOH-s) mérés megismétlése volt változatlan paraméterekkel. A 2.táblázatban szereplő méréssorozat óta a cella folyadékkal feltöltve állt. A mérés célja: hogy megállapítsam a cella vízszintes vagy függőleges helyzete mellett termelődik több gáz. Ezt azért tartottam érdekesnek, mert egy korábbi teória szerint, mivel a buborékok függőlegesen szállnak fel, hosszabb utat kell álló cella esetén a lemezek között felfelé haladniuk és ez esetleg akadályozza őket a felszállásban, és így rosszabb lehet a hatásfok. Ennek a logikus elképzelésnek azonban ellentmond a csöves vízbontó jó működése. Helyzet

Áram

Gáz / idő

Egységnyi gáz

Hatásfok

Álló

5,50 A

100 ml / 00:49

22,26 ml/perc/A

33,3 %

Fekvő

5,50 A

100 ml / 00:49

22,26 ml/perc/A

33,3 %

3.táblázat. Álló és fekvő helyzetű cellák hatásfokának összehasonlítása Az én méréseim is azt bizonyították, hogy mindegy, hogy a cella áll vagy fekszik.

4.kísérlet A mérés célja: Annak megállapítása hogy hagyományos elektrolízisnél milyen összefüggés van a cellában levő nyomás és a termelt gáz mennyisége között. A mérés eszközei: Az elektrolizáló cella a korábbi 5 lemezes (5 db 38x130x1 saválló lemez 1,3 mm távolságokban egymástól). Az elektrolitként 1 l desztillált vízhez 40 ml 15%-os KOH oldat lett adva. Az elektrolizáló cella 310 mm hosszú 63 mm átmérőjű PVC lefolyócsőből készült, teteje, alja plexi lemezzel lezárva. A saválló lemezekből készült elektródák az alsó zárólaphoz vannak erősítve. A PVC cső oldalába két furaton keresztül egy skálázott üvegcső csatlakozik, amelyen a cellában termelt gáz mennyisége leolvasható. A cella felső fedőlapjához a szokásos fecskendőből készült szelep, alsó fedőlapjához pedig 5 méteres műanyagcsövön keresztül egy levágott aljú PET-palackból készített tölcsér csatlakozik.

568

6.ábra. Az elektrolizáló cella a gázmennyiség-mérő csővel

7.ábra. Az elektrolizáló cella alulnézetben

569

8.ábra. Gázmennyiség mérése 0,65 bar nyomáson

9.ábra. Gázmennyiség mérése 1,35 bar nyomáson

570

Az áramforrás egy SP300-7,5 és egy SP150-5 nagy stabilitású DC tápegység sorosan kötve. Az áramot és a feszültséget digitális multiméterek mérik. Az időt digitális stopperrel, a hőmérsékletet pedig egy erre alkalmas szondás multiméterrel mértem. A mérés menete: A cella tetején a szelepet nyitottam, és a PET-palack tölcsérén keresztül a cellát színültig töltöttem elektrolittal, majd a szelepet lezártam. Három mérést végeztem, mindegyiket 12 Volt egyenfeszültséggel. 1. Az első esetben a tölcsérben levő folyadékszintet a cella aljával egy magasságba állítottam a tölcsér mozgatásával. Ezután 60 sec ideig bekapcsoltam az áramot. Az áram kikapcsolása után a tölcsér mozgatásával a tölcsér folyadékszintjét az üvegcsőben látható folyadékszint magasságába emeltem, hogy a nyomás a cellában normál légköri nyomás legyen és leolvastam a skáláról a termelt gáz mennyiségét. 2. A második mérésnél az elektrolizáló cellát 3,5 m-rel feljebb helyeztem el a tölcsérben levő folyadékszintnél, így a légköri nyomásmál 0,35 bárral kisebb lett a cella nyomása. 3. A harmadik mérésnél a tölcsér került a cella fölé 3,5 m-rel, így a cella nyomása 0,35 Bárral magasabb lett mint a légköri nyomás. A méréseket elvégezve a következő eredményeket kaptam: Nyomás

Feszültség

Áram

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

0,65 Bar

11,84 V

7,00 A

185 ml/perc

26,43 ml/perc/A

39,5 %

1,00 Bar

11,84 V

7,00 A

185 ml/perc

26,43 ml/perc/A

39,5 %

1,35 Bar

11,84 V

7,05 A

185 ml/perc

26,24 ml/perc/A

39,2 %

4.táblázat. A termelt gáz mennyiségének függése a cellában uralkodó nyomástól Kiértékelés: Logikusnak tűnik az az elképzelés, miszerint ha kisebb a cellában a nyomás, akkor sokkal könnyebben képződhetnek a folyadékban buborékok, és így több gáz termelésére számíthatunk. Azonban - mint látható - a mért tartományban a cella nyomásától a termelt gáz mennyisége nem függ! A fizikakönyvek ide vonatkozó fejezeteit áttanulmányozva ennek így is kell történnie, hiszen a Faraday által felírt egyenletben nem szerepel a nyomás, mindössze az átfolyó töltésmennyiség és az anyag töltésszáma található. Ha tehát hagyományos elektrolízist végzünk, nem növelhetjük a termelt gáz mennyiségét azzal, hogy a cellában vákuumot hozunk létre.

571

István lemezes elektrolizáló készüléke

István készített egy lemezes elektrolizáló készüléket, de annyiban tovább ment, hogy nem csak 5 lemezt használt, hanem jóval többet, s az alkalmazott áramok is már 50-100 A-es nagyságrendeket értek el.

Az elektrolizáló és az elektronika Elsőként a négyszögjelek előállítására használt elektronikát láthatod.

1. ábra. A vezérlő elektronika

572

2. ábra. A megépített elektronika és a hűtőbordák Az elektronikánál használt alkatrészek adatlapjait itt nézheted meg: 

NE555



7812



4069



IRFP4710

Az elektródák saválló lemezből készültek, méretük 14 cm * 17 cm. Ezekből a lemezekből 30 db-ot összerakva kapunk egy cellát. 4 db ilyen 30 lemezből álló cellát tartalmaz István elektrolizálója.

573

3. ábra. Egy elektródalemez

4. ábra. 30 db lemezt összerakva kapunk egy elektrolizáló cellát

Mint István elmondta, az első elektrolizáló készüléke felrobbant, mivel valószínűleg két elektródalemez összeért. Az 5. és 6. ábrákon már a második elektrolizálót láthatod. A kísérletekhez használt elektrolizáló készülék a következőképpen nézett ki. 574

5. ábra. Az elektrolizáló készülék oldalnézetben

6. ábra. Az elektrolizáló készülék felülnézetben

575

Ha az elektrolizáló készülék fedelét levesszük, a cellák felülről a következőképpen néznek ki.

7. ábra. A cellák felülnézetben

A következő képen a gázfejlődést láthatod. Ebben az esetben egy cellasor (lásd a kép baloldalán) direkt ki volt kapcsolva.

576

8. ábra. A gázfejlődés

A mérések elvégzéséhez István a következő műszereket használta:

9. ábra. Az akkumulátortöltő, oszcilloszkóp és analóg feszültségmérő

10. ábra. Az áramméréshez használt műszerek

577

Mivel István valóban nagy áramokkal dolgozott, ezért a közönséges árammérő műszerek méréshatárát ki kellett terjesztenie. Sönt ellenállásként egy 3 mm átmérőjű kór hegesztőpálcát darabolt fel és azokat kötötte párhuzamosan. Erről itt olvashatsz.

11. ábra. A sönt ellenállás szerepét hegesztőpálca darabok töltötték be

A fejlődő gázok mérésére István a Naudin féle módszert használta.

12. ábra. Fejlődő gázok mérése

Az idő mobiltelefonban lévő stopperral lett mérve. 578

13. ábra. A "stopper"

Mérések István a legjobb hatásfok érdekében különböző módokon kapcsolta össze az elektródákat. Az itt következő táblázatokban 500 ml gáz fejlődési idejét és a hozzá szükséges áramokat, valamint a hatásfokokat láthatod. Az elektrolit vezetőképességét István Trisó-val változtatta. A Trisót kiskanállal adagolta. Az elektrolit 10 liter vizet és adott mennyiségű Trisót tartalmazott. A pontos koncentrációt az adott kísérletnél adjuk meg.

579

14. ábra. A Trisó és az adagoláshoz használt kiskanál

Az árammérés pontosságának növelése érdekében az impulzusok kitöltési tényezője 50 %-os volt. Ahol ez eltért, ott külön jelezzük.

1. Kísérlet A kísérlet célja az ideális cellakombináció megtalálása. Itt István nem a fentebb említett 30 db-os cellákkal dolgozott még, hanem különböző egyéb kombinációkkal. A kombináció oszlopban az első szám a párhuzamosan kapcsolt lemezsorokat jelenti, a második pedig egy-egy sort alkotó lemezek számát. Kombin. Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

2*10 db

35,0 A

0:37 perc

810,8 ml/perc

23,66 ml/perc/amper

35,4 %

1*30 db

17,0 A

0:34 perc

882,4 ml/perc

51,90 ml/perc/amper

77,6 %

5*4 db

22,0 A

1:10 perc

428,6 ml/perc

19,48 ml/perc/amper

29,1 %

10*4 db

11,0 A

1:12 perc

416,6 ml/perc

37,88 ml/perc/amper

56,6 %

3*8 db

50,0 A

0:19 perc

1679 ml/perc

31,58 ml/perc/amper

47,2 %

4*8 db

28,7 A

0:44 perc

681,8 ml/perc

23,76 ml/perc/amper

35,5 %

1. táblázat 580

Kiértékelés: 

A sorbakapcsolt cellák számának növelésével növekszik az elektrolízis hatásfoka.



Ugyanannyi lemezből álló sorokból többet kötve párhuzamosan a hatásfok szintén növekszik.

2. Kísérlet A kísérlet célja annak meghatározása, hogy a párhuzamosan összekapcsolt cellák számának növelése milyen hatással van az elektrolízis hatásfokára. Egy-egy cella 30 db lemezből állt. Cella

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1 db

17,0 A

0:34 perc

882,4 ml/perc

51,90 ml/perc/amper

77,6 %

3 db

16,0 A

0:53 perc

566,1 ml/perc

35,38 ml/perc/amper

52,9 %

5 db

32,0 A

0:24 perc

1250 ml/perc

39,06 ml/perc/amper

58,4 %

2. táblázat Kiértékelés: 

A legjobb hatásfokot 1 db 30 lemezes cellasor esetén kapunk.

3. Kísérlet A kísérlet célja megállapítani a frekvenciák és a kitöltési tényező hatásait az elektrolízis hatásfokára. Mivel István nem rendelkezett frekvenciamérővel, ezért az oszcilloszkópján olvasta le a periódusidőt, a táblázatban azonban már a kiszámolt frekvencia értékei láthatóak. 5 cella párhuzamosan van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%. Frekv.

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

125 kHz

22,0 A

0:37 perc

810,8 ml/perc

36,85 ml/perc/amper

55,1 %

100 kHz

22,0 A

0:43 perc

697,7 ml/perc

31,71 ml/perc/amper

47,4 %

125 kHz

10,0 A

2:15 perc

222,2 ml/perc

22,22 ml/perc/amper

33,2 %

581

3a. táblázat 5 cella párhuzamosan van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 90%. Frekv.

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

125 kHz

15,0 A

1:25 perc

352,9 ml/perc

23,53 ml/perc/amper

35,2 %

125 Hz

13,0 A

2:03 perc

243,9 ml/perc

18,76 ml/perc/amper

28,0 %

143 Hz

12,1 A

2:02 perc

245,9 ml/perc

20,32 ml/perc/amper

30,4 %

3b. táblázat Kiértékelés: 

A hatásfok a frekvencia növekedésével nőtt.



Az impulzus szélességének csökkenése növeli a hatásfokot.

Mind a két eredmény megegyezik azzal, amit Mi is kaptunk a kísérleteink során.

4. Kísérlet A kísérlet célja megállapítani a polaritás hatásait az elektrolízis hatásfokára. 4 db 8 lemezből álló sor van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%. Polar.

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

+-

27,0 A

0:48 perc

625,0 ml/perc

23,15 ml/perc/amper

34,6 %

-+

31,3 A

0:43 perc

697,7 ml/perc

22,23 ml/perc/amper

33,2 %

4. táblázat Kiértékelés: 

A hatásfokra hatással van a polaritás.

582

5. Kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektrolit Trisó tartalmának (és ezáltal a vezetőképességnek) növelése milyen hatással van az elektrolízis hatásfokára. 3 db 8 lemezből álló sor van összekötve, az impulzusok kitöltési tényezője 50%. Az elektrolit 10 liter vizet és a táblázat egyes sorainál meghatározott mennyiségű Trisót tartalmaz. Trisó

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

4 kanál

23,0 A

0:42 perc

714,3 ml/perc

31,06 ml/perc/amper

46,4 %

5 kanál

25,3 A

0:37 perc

810,8 ml/perc

32,05 ml/perc/amper

47,9 %

6 kanál

27,9 A

0:34 perc

882,4 ml/perc

31,63 ml/perc/amper

47,3 %

7 kanál

33,5 A

0:28 perc

1071 ml/perc

31,98 ml/perc/amper

47,8 %

8 kanál

33,6 A

0:28 perc

1071 ml/perc

31,88 ml/perc/amper

47,7 %

9 kanál

33,6 A

0:28 perc

1071 ml/perc

31,88 ml/perc/amper

47,7 %

10 kanál

34,7 A

0:27 perc

1111 ml/perc

32,02 ml/perc/amper

47,9 %

11 kanál

31,0 A

0:31 perc

967,7 ml/perc

31,21 ml/perc/amper

46,7 %

13 kanál

81,0 A

0:13 perc

2307 ml/perc

28,49 ml/perc/amper

42,6 %

15 kanál

84,0 A

0:12 perc

2500 ml/perc

29,76 ml/perc/amper

44,5 %

18 kanál

83,0 A

0:12 perc

2500 ml/perc

30,12 ml/perc/amper

45,0 %

18 kanál

88,0 A

0:11 perc

2727 ml/perc

30,99 ml/perc/amper

46,3 %

18 kanál

128,0 A

0:08 perc

3750 ml/perc

29,29 ml/perc/amper

43,8 %

5. táblázat Megjegyzés: Az 5. táblázat utolsó három sorában ugyanakkora volt a Trisó koncentráció, de az áramok különböztek. Ennek oka az volt, hogy István az első mérés után elkezdte tölteni az akkumulátort, majd egy idő múlva ismét kimérte a gázfejlődést. Ezt követően jóval több ideig töltötte az akkumulátort, s utána elvégezte a harmadik mérést is. Kiértékelés: 

Az elektrolit vezetőképességének növelése nagyon kis mértékben van hatással az elektrolízis hatásfokára.

583

6. Kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek közötti távolság csökkentése hogyan hat az elektrolízis hatásfokára. 1 db 10 lemezből álló sor van összekötve, az áram egyenáram. Az 1 mm-es lemeztávolságnál 5 liter vízhez 21 kanál, míg a 0,5 mm-es lemeztávolságnál 18 kanál Trisó lett adva. Távols.

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

1 mm

26,2 A

0:38 perc

789,5 ml/perc

30,13 ml/perc/amper

45,0 %

0,5 mm

26,8 A

0:38 perc

789,5 ml/perc

29,46 ml/perc/amper

44,0 %

4. táblázat Kiértékelés: 

A hatásfok nem változott jelentősen az elektródák közötti távolság csökkentésével, de mivel könnyebb 1 mm-es távolságot kialakítani, mint 0,5 mm, ezért inkább ezt használjuk.

7. Kísérlet A kísérlet célja annak megállapítása, hogy az elektródalemezek alá helyezett állandó mágnes hogyan hat az elektrolízis hatásfokára. 1 db 10 lemezből álló sor van összekötve, az áram egyenáram. A lemeztávolság 1 mm. 5 liter vízhez 21 kanál Trisó lett adva. A polaritás az elektromos áram polaritását jelenti. Polar.

Áram

500 ml

Gáz/perc

Egységnyi gáz

Hatásfok

+-

28,3 A

0:36 perc

833,3 ml/perc

29,45 ml/perc/amper

44,0 %

-+

32,8 A

0:34 perc

882,3 ml/perc

26,90 ml/perc/amper

40,2 %

584

4. táblázat Kiértékelés: 

A mágnes ebben az elrendezésben nem gyakorolt hatást az elektrolízisre, viszont a polaritás megváltozása igen, mint ezt már láttuk a 4.kísérletnél is.

Összegzés Mint a kísérletekből láthatjuk, a sorba kapcsolt elektródalemezek számának növelésével, a megfelelő polaritással, a frekvencia növelésével és az impulzusok kitöltési tényezőjének csökkentésével tudjuk növelni a hatásfokot.

Csendesvíz Joe-cellás kísérletei

Csendesvíz az egyik barátjával együtt jó pár kísérletet végzett a Joe-cellákkal kapcsolatban.

"Észrevettem, hogy a Meyer féle vízbontó, a Joe-cella, Dingle vízbontója, Carl Cella találmánya mind közösek abban, hogy az elektródák egymásba helyezett csövek (bár Dingle-nél konkrétan nem csövek, csak a szerkezet hasonló). Egyik alkalommal, amikor vízbontással kísérletezgettem (12 V-os akkutöltővel), a két csőre ráhúztam egy harmadikat is, tehát a külső cső kapta az egyik pólust, a legbelső a másikat, a közöttük levő pedig csak semlegesen ott volt. Ennek hatására a gáztermelés kb. másfélszeresére emelkedett, miközben az áramerősség kb. a felére visszaesett. Ez volt az a pont, amikor elhatároztam, hogy megépítek egy Joe-cellát.

585

1. ábra. András Joe-cellája Az első cella 5 csőből állt, 1, 2, 3, 4 és 5 coll külső átmérőkkel. A magasságuk, ha jól emlékszem kb. 27 cm volt. Sajnos a csővastagsággal kapcsolatos előírást nem tudtam betartani, miszerint mindegyik cső térfogatának azonosnak kell lennie, vagyis a legbelső rendelkezik a legnagyobb falvastagsággal, a legkülső pedig a legvékonyabb falú. Azonkívül az anyagminőség is csak KO33 rozsdamentes acél volt KO35 helyett, ráadásul a legkülső csőre a feneket és a karimát ráhegesztették, aminek eredményeként a varratok mágnesezhetővé váltak, ami gyengíti a cellát. A csövek sem voltak tükörfényesre polírozva, mint ahogyan az a leírásban szerepelt.

586

2. ábra. A Joe-cella a "fedővel" Egy német barátom segített az anyagbeszerzésben és a legyártásban. A legkülső cső kapta a '+' pólust, a legbelső pedig a '-' pólust. Amikor beindítottuk, nagyot kellett csalódnunk, mert a 12 V-os akkumulátortöltőről üzemelve alig termelt gázt. (kb. 50 150 buborék percenként egy kb. 4 mm belső átmérőjű csőből, a vízbe tett só vagy ecet mennyiségétől függően.) Ez elkeserített. Viszont ahogy ott ültünk mellette, egyszer csak furcsa érzés fogott el minket, szédülés, fejfájás, émelygés. Egy kis pihenés után, mikor a helységet elhagyva megszűntek a tünetek, elővettük az ingát, és kiderült, hogy a cellában levő víz energiaszintje több mint 60 000 Bovi. Sajnos nem igazán világos nekem, mi az a Bovi egység, lehetne akár fityfiritty is. Mindenesetre a csapvíz energiaszintje 7 000 Bovi, 6 500 Bovi alatti energiaszint megbetegít, az energetizált Pí-víz energiaszintje 10 000 Bovi, Lourd forrásvize, melynek gyógyhatása közismert, 25 000 Bovi körül van. Szóval a mi 60000 Bovink elég szép érték volt.

587

Idővel sikerült ezt az értéket több mint duplájára emelni, kicserélve néhány mágnesezhető

csavart

nem

mágnesezhetőre,

aztán

kapott

a

cella

egy

műgyantaborítást, hogy az autóba építve ne legyen zárlat, ez a gyantaréteg is jelentősen emelt az energiaszinten. Tavaly nyáron aztán ellátogattam Brémába a barátomhoz, az autóban pedig benne üzemelt a vízbontó, de nem vettem észre hatását (20 éves, 1600 cm3-es Ford Orion, fogyasztása 120-as tempónál 7 l volt).

3. ábra. Az autóba beépített Joe-cella Ekkor a beleöntött ecet miatt 4 A volt az áramfelvétel. Mire megérkeztem, a cella vizének energiaszintje már 140 000 Bovi felett volt (induláskor ez kb. csak 125 000 volt). Barátom azt javasolta, tegyünk bele néhány EM-kerámiát, hátha az segít.

588

4. ábra. Az autóba épített cella közelebbről Ez a kerámia úgy készül, hogy egy célszerűen megválogatott baktériumokból álló tenyészetet - életet támogató, építő baktériumokról van szó - összekeverik az agyaggal (vagy amiből a kerámia készül) és kiégetik. Az információ ezután örökre bennmarad a kerámiában. Tehát néhány ilyen kerámiát beletettünk a cellába, és ott hagytuk bugyogni egy darabig. Közben még néhány helyen letömítettük a cella fedelét és a csővezetéket a karburátorig, elsősorban az energia számára. Aztán, amikor újra indítottam volna az autót egy jó óra múlva, akkor rögtön indításnál egy jó nagy durranás volt (mindez éjfél körül, másnap a szomszédok kérdezték is, mi történt).

589

5. ábra. A beépített cella egy másik nézetből Amikor felnyitottuk a motorháztetőt, lekapcsoltam az áramot a celláról. Szerencsére csak a légszűrő fedele és a cella fedele repült le, más baj nem történt, eltekintve két púptól a motorháztetőn. Tehát jóval több gáz fejlődhetett, mint előtte bármikor. Ami viszont megdöbbentett minket, az volt, hogy a cella szinte ugyanúgy tovább pezsgett, mintha áram lenne rajta. Kiingáztuk, hogy a robbanás pillanatában az energiaszint 194 000 Bovi volt, ami persze időközben elkezdett csökkenni, és kb. 15 - 20 perc múlva, amikor az energiaszint lecsökkent 173 000-re, akkor megállt a vízbontás is. A víz pezsgése biztos nem forrás miatt volt, mert kézzel bírni lehetett a hőmérsékletét. Emiatt úgy gondoltuk, jó úton járunk, és elkezdtünk kísérletezni az energiaszint emelésével. Ősszel addig jutottunk, hogy egy Caduceus tekerccsel beborított cella energiaszintje 300 000 Bovi egység volt. Közben én nekiláttam 2 új cella megépítésének, az egyik 9, a másik 7 rétegű lesz. Ezúttal KO35-ös lemezt vásároltam, abból hajlíttattam a "csöveket", azért írom így, mert a meghajlított lemezek végei fémesen nem érintkeznek egymással. Az inga szerint ezzel a cellával sikerül 500 000 Bovi fölé emelni az energia szintet. Sajnos a cellákat még nem sikerült összeszerelnem. Viszont időközben megtudtam még egynéhány dolgot: 590

Állítólag a víz egy bizonyos energiaszint felett tényleg magától lebomlik. Van, akinek már sikerült a víz energiaszintjét 1 000 000 Bovi fölé emelni, hogy milyen szerkezettel, azt nem tudom. Az illető a neten elérhető. Olvastam egy szabadalmat a mikroclusteres víz előállításáról, és ebben ír a feltaláló arról,

hogy

az

ilyen

víz,

amibe

ráadásul

bevitték

valamilyen

szénhidrogén

információját is, kiváló üzemanyag adalék, ami többek között jelentősen csökkenti a káros anyag kibocsátást. Ez lenne talán a nyitja a víz-üzemanyag keveréknek, amiről már több helyen is írtak, de a titkát eddig még nem tudtam megfejteni. A szuperionizált

víz

egyik

fajtája

például

állítólag

kiváló

oldószere

a

kőolajszármazékoknak. Én ismerek több vízenergetizáló, nagy vízmolekula clustereket szétbontó, vizet információval ellátó módszert. A kérdés csak az, melyik a legjobb? Mindenesetre tovább bizakodok, hogy sikerül egy jól működő vízbontót végre összehozni. Valahogy engem ez az irány izgat a legjobban."

A Horváth féle vízbontó - 1978

Horváth később

István egy

előző

újabb

tökéletesítése

oldalon

szabadalom

volt,

bár

ismertetett követte,

itt

már

szabadalmát

mely

nem

látszólag

csak

az

két

évvel

az

előző

elektrolízist

alkalmazta, hanem a radiolízist is. Ezen az oldalon a 4,107,008 számú Horváth féle szabadalommal ismerkedhetsz meg. Fontos

megjegyzés!

mindegyik készülék

az már

leárnyékolás

Ez

előző egy után

a

egy

szabadalom

tökéletesített

miniatűr nem

négy

változata.

"atomreaktor",

haladja

meg

egy

készüléket melynek

közönséges

A

ismertet, negyedik

sugárzása TV

a

képernyő

591

sugárzását.

Ennek

ellenére

az

itt

leírtakat

inkább

csak

érdekességképpen olvasgasd!

A találmány háttere Ez a találmány az elektrolízis témakörébe tartozik, ahol a víz elektrolízise útján kapott hidrogén és oxigén elsősorbani, de nem kizárólagos felhasználásáról is szó esik. Az elektrolízis során az anód és a katód között feszültségkülönbséget hozunk létre és a vízbe, mint elektromos vezetőbe elektromos áramot vezetünk. Sokféle sóoldatot vagy hidroxidot használhatunk elektrolitként a vízben, melyek célja ionok létrehozása. A továbbiakban az "elektrolit" fogalma alatt azt az anyagot értjük, ami feloldódva a vízben ionokat hoz létre, a kapott oldatra pedig "elektrolit oldat"-ként fogunk hivatkozni. Faraday Elektrolízis Törvényének megfelelően minden elektrolízis során bizonyos mennyiségű anyag szabadul fel az anód és a katód mentén. Ez a felszabadult anyagmennyiség szigorúan arányos az anód és a katód között átvezetett elektromos áram nagyságával. Az elektrolit lebontási aránya korlátozott, ezért általában nem gazdaságos a hidrogén és oxigén vízből történő előállítása. Ismert tény, hogy különböző vegyületek, beleértve olyan elektrolitot is, mint a víz, lebonthatók az őket alkotó elemekre, ha azt rövidhullámú elektromágneses hullámokkal sugározzuk be. Ezt a sugárzás hatására történő lebontást nevezzük "radiolízis"-nek. Dr. Akibumi Danno "Hidrogén előállítása nukleáris energiával" című cikke - melyet a "A kémia gazdasági és mérnöki figyelője" 1974 júniusi számában jelentetett meg - rámutat, hogy a víz és a különböző hidrokarbonok radiolízise során elemi reakciók játszódnak le. Röviden összefoglalva a cikket, felfe-dezték, hogy rövidhullámú x-sugarakkal vagy -sugarakkal, pl. 10-10 méternél rövidebb hullámhosszú elektromágneses sugarakkal besugárzott vegyületek lebomlottak az őket alkotó elemekre. Ha pl. a vizet -sugarakkal bombázzuk, az lebomlik hidrogénre és oxigénre. Danno az atomreaktorok sugárzásának tömeges felhasználását javasolja, de azt is kijelenti, hogy a víz radiolízissel történő lebontása nem túl gazdaságos. Ezért azt látja jobb megoldásnak, ha radiolízissel a széndioxidból szénmonoxidot és oxigént, majd pedig a szénmonoxidból hidrogént állítunk elő a hagyományos víz/gáz átalakító folyamatokkal.

592

A találmány összefoglalása Jelen találmány olyan elektrolizáló folyamatot javasol, amelyben a radiolízis is szerepet játszik. Úgy találtuk, hogy az elektrolízis és a radiolízis kombinációja nagyobb arányú vízbontást eredményez, mint ezek a módszerek külön-külön alkalmazva. A vízbontás hatásfoka jelentősen javul, ha az elektrolitot mágneses mezőbe helyezzük. Ez a mező biztosítja a rövidhullámú elektromágneses sugárzás nagysebességű fotonjainak és az ionoknak a szükséges "ösvényt" az elektrolitban, ahol ezáltal növekszik az elektronok és az ionok összeütközési valószínűsége. A találmányban az egyik módszerként nagyfeszültségű impulzusokat alkalmazunk az anód és a katód között, ezáltal biztosítva a radiolízishez szükséges rövidhullámú sugarakat. A másik módszernél a nagyfeszültségű impulzusokat nem az anód és a katód közé vezetjük, hanem a cellák közötti elektrolitot más elhelyezésben sugározzuk be. A nagyfeszültségű impulzusokat nagyon szerény mennyiségű egyenáramból tudjuk előállítani, ennek ellenére a vízbontás hatásfoka jelentősen javul, mivel sokkal több gáz keletkezik a radiolízisnél, mintha ezt a nagyfeszültséget előállító kis áramot közvetlenül az elektrolitba vezettük volna. A találmányban arról a készülékről is szó van, melyben hasznosítható ez a vízbontási módszer. Mint feljebb már említettük, a találmánynak nagy gyakorlati jelentősége is van a víz vagy más víztartalmú oldatok lebontásában, melynek eredményeként hidrogént és oxigént kapunk, ezért ezt a vízbontó módszert részletesen és ábrákkal is illusztrálva ismertetjük a következőkben.

A találmány leírása A készüléket az 1.-7. ábrákon mutatjuk be. A készülék az anódot (12) és a katódot (13) tartalmazó elektrolizáló cellából (11) áll. Ezen kívül tartalmaz egy nagyfeszültségű impulzusokat generáló elektromos áramkört, mely impulzusokat az anód (12) és a katód (13) közé vezetjük. Az áramkör a szükséges nagyfeszültséget egyenáramú áramforrásból, pl. egy 12 V-os akkumulátorból állítja elő. Ezt az áramforrást a (14) és (15) pontokra csatlakoztatjuk. A (16)-os ág a (14) csatlakozón keresztül kapja meg a pozitív tápfeszültséget, a (17)-es ág pedig a (15) csatlakozón keresztül a testre csatlakozik. A (16)-os ág tartalmaz egy egyszerű KI/BE kapcsolót (18).

593

1. ábra. Az egyik készülék számára kifejlesztett kapcsolási rajz

Mint az 1. ábrán láthatjuk, az elektromos áramkör tartalmaz egy órajel generátort, mely a Q1 tranzisztorból és a hozzá kapcsolódó R1, R2, R3 ellenállásokból és a C2 és C3 kondenzátorokból áll. Az így előállított impulzusok egy npn-típusú szilícium teljesítmény tranzisztort (Q2) vezérelnek, mely a C4 csatoló kondenzátoron keresztül juttatja a felerősített impulzusokat a T1 tirisztorra. Az R1 ellenállás és a C1 kondenzátor sorba vannak kötve a (21)-es ágban, mely az RL1 relé egyik lábára csatlakozik. Az RL1 relé tekercse (26) a (16)-os és (27)-es ágak közé van kapcsolva. A (27)es ág a relé kapcsolójának egyik lábával össze van kötve, valamint egy alapállapotban bekapcsolt nyomásvezérelt kapcsolón (19) keresztül a testre csatlakozik. A nyomásvezérelt kapcsoló (19) nyomásvezérlő ága (20) a gáztartályhoz kapcsolódik a későbbiekben ismertetendő módon. Alapállapotban, mikor a nyomásvezérelt kapcsoló (19) be van kapcsolva, az RL1 relé a (18) kapcsoló bekapcsolásakor a (27) és (21) ágakon keresztül a C2 kondenzátort a testre (17) kapcsolja. Az RL1 relé fő célja az, hogy a C2 kondenzátort az áramkör bekapcsolásakor egy kis késleltetéssel kapcsolja a testre. Ez késleltetni fogja a T1 tirisztor megnyitását addig, amíg a később ismertetendő transzformátorok áramkörében a megfelelő elektromos feltételek létre nem jönnek. Kívánatos, hogy

594

az RL1 relé hermetikusan le legyen zárva és strapabíró dobozban legyen elhelyezve, ezáltal extrém körülmények között is üzembiztosan működhet. Mikor az RL1 relén keresztül megvalósul a C2 kondenzátor és a (17)-es ág összekapcsolása, akkor a Q1 tranzisztor, mint oszcillátor pozitív impulzusokat fog generálni a (24)-es ágon. Az impulzusok frekvenciáját az R1:C1 elemek, míg a jel erősségét az R2:R3 elemek határozzák meg. Ezek az impulzusok feltöltik a C3 kondenzátort. A C1 elektrolit kondenzátor közvetlenül a (16)-os pozitív és a (17)-es negatív ágra kapcsolódik, ezáltal szűrve a zajokat. Az R1 ellenállás és a C2 kondenzátor úgy lettek megadva, hogy fűrészfog alakú impulzusokat formáljanak, amit aztán a Q1 tranzisztor bemenetére vezetünk. Az impulzus alakja azért fűrészfog, mert az a tapasztalat, hogy ez biztosítja a legjobb hatást az áramkörben. Azonban azt is ki kell hangsúlyoznunk, hogy más impulzusformák, mint pl. négyszögjel is használhatók. A C3 kondenzátor az R4 ellenálláson keresztül sül ki, miközben a Q2 tranzisztort vezérli. A testre kötött R4 ellenállás lekorlátozza a Q2 tranzisztor bázisáramát. A Q2 tranzisztor, a C3 kondenzátor és az R4 ellenállás alkotta áramkör egy éles csúcsban végződő pozitív impulzussá alakítja a bemenő jelet. A Q2 tranzisztor kollektora az R6 ellenálláson keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültségre, míg az emitter az R5 ellenálláson keresztül a testre. Az R5 és R6 ellenállások határozzák meg a C4 kondenzátorra vezetett áram erősségét. A C4 kondenzátor a testre kötött R7 ellenálláson keresztül sül ki, ez a kisülés biztosítja a T1 tirisztor vezérlő jelét. Az R7 ellenállás további szerepe az, hogy védje a T1 tirisztort a túl nagy áramlökések ellen. A T1 tirisztor Gate-jére vezetett jel nagyon éles csúcsokban végződő impulzus, melynek frekvenciája megegyezik a Q1 tranzisztor által formált fűrészfog alakú vezérlőjelek frekvenciájával. Kívánatos, hogy ez a frekvencia 10 000 impulzus/perc legyen (10 000/perc = 166,6/sec = 166,6 Hz). A Q2 tranzisztor az illesztő szerepét tölti be a Q1 tranzisztor és a T1 tirisztor között, megakadályozva azt, hogy a tirisztor Gate-jéről a Q1 tranzisztor működését gátló áramok szivárogjanak vissza. A T1 tirisztornál alkalmazott magas feszültségek és a Q2 tranzisztornál alkalmazott nagy áramok miatt ezeket hűtőbordára kell szerelni. A T1 tirisztor katódja a (29)-es ágon keresztül kapcsolódik a testhez (17), míg az anód a (31)-es ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsének (32) a középleágazásához. A (32)-es szekunder tekercs két vége a D1 és D2 diódákon keresztül a testre csatlakozik. Ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetén megjelenő jel teljes hullámú egyenirányítását. 595

A TR1 transzformátornak három primer tekercse (34), (35) és (36) és a szekunder tekercs (32) egyaránt a vasmag (37) köré vannak tekercselve. Ez a transzformátor közönséges EI ferrit vasmagból készülhet. A szekunder tekercset közvetlenül a vasmagra húzott szigetelő gyűrűre, míg a (34) és (36) primer tekercseket bifilárisan a szekunder tekercsre tekerhetjük. A (35) primer tekercset ezután tekercselhetjük a (34) és (36) tekercsek fölé. A (34) és (36) primer tekercsek egyik vége a (38)-as ágon keresztül kapcsolódik a pozitív tápfeszültséghez, míg a másik végük a (39)-es és (40)es ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok kollektoraira kapcsolódik. A Q3 és Q4 tranzisztorok emitterei állandóan a testre vannak kapcsolva a (41)-es ágon keresztül. A (39)-es és (40)-es ágak között elhelyezett C6 kondenzátor olyan szűrőként működik, amely megakadályozza a kollektorok közötti potenciálkülönbséget. A (35)-es primer tekercs két vége a (42)-es és (43)-as ágakon a Q3 és Q4 tranzisztorok bázisára csatlakozik. Ennek a tekercsnek a (44)-es középleágazása az R9 ellenálláson keresztül a pozitív tápfeszültségre, míg az R10 ellenálláson keresztül a testre kapcsolódik. Mikor bekapcsoljuk a tápfeszültséget, a Q3 és Q4 tranzisztorok zárva vannak, így nem fog áram folyni a (34) és (36) primer tekercseken. Azonban a pozitív tápfeszültség az R9 ellenálláson keresztül egy indító jelet fog generálni a Q3 és Q4 tranzisztoroknak, aminek hatására gyors impulzusok alakulnak ki a (34) és (36) primer tekercsekben. Az R9 és R10 ellenállásokból álló feszültségosztón keresztül megjelenő impulzus amplitúdója akkora, hogy egyszerre csak az egyik tranzisztort tudja megnyitni. Következésképpen így csak vagy a (34), vagy a (36) primer tekercsben kezd el folyni az áram. A tranzisztor megnyitott állapotban tartásához szükséges jel amplitúdója sokkal kisebb lehet, mint a megnyitáshoz szükséges jel amplitúdója, ezért mikor az egyik tranzisztor vezetővé válik, akkor a középen megcsapolt (33)-as tekercsben megjelenő impulzus elegendő energiával fog rendelkezni ahhoz, hogy megnyissa az eddig zárva lévő másik tranzisztort. Mikor ez a második tranzisztor vezetővé válik, akkor az áram a másik (34) vagy (36) primer tekercsben is el kezd folyni. Mivel mind a két tranzisztor emittere le van földelve, ezért a második tranzisztor pozitív kimeneti impulzusa lezárja az első tranzisztort. Mikor a második tranzisztor kollektor árama leesik, a középen megcsapolt (33)-as tekercsben megjelenő újabb impulzus megnyitja ismét az első tranzisztort. Ez a folyamat ciklikusan ismétlődik mindaddig, míg a tápfeszültséget le nem kapcsoljuk. A (34) és (36) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok frekvenciája magas, ez a frekvencia konstans, nem függ a tápfeszültség értékétől. A (34) és (36) primer tekercsekben folyó áramimpulzusok a TR1 transzformátor (32)-es szekunder tekercsében ugyanilyen frekvenciájú, de jóval nagyobb feszültségű impulzusokat generálnak. 596

A C5 áteresztő kondenzátor és a vele párhuzamosan kötött R8 áthidaló ellenállás a (46)-os ágon keresztül a TR1 transzformátor szekunder tekercsére csatlakozik, ez biztosítja a TR1 transzformátor kimenetének csatlakoztatását a TR2 transzformátor bemenetére. Amikor a T1 tirisztor vezetővé válik, akkor a teljesen feltöltött C5 kondenzátor töltése a TR2 transzformátoron keresztül sül ki. Ezzel egy időben a TR1 transzformátor kimenete a rövidzár következtében felfüggeszti a működését mindaddig, míg a T1 tirisztor be nem zár. Ezután a C5 kondenzátor ismét elkezd töltődni, s ez a töltés a T1 tirisztor legközelebbi nyitásakor sül ki ismét. Tehát a T1 tirisztor zárt állapotában a (34) és (36) primer tekercsekben folyó gyors áramimpulzusok - melyeket a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör állít elő - a TR1 transzformátor kimenetén egy viszonylag magas feszültséget hoznak létre, ami feltölti a C5 kondenzátort és ez a töltés hirtelen sül ki a T1 tirisztor bekapcsolásakor. Egy 12 V-os autó akkumulátort használva a (47)-es ágban könnyedén biztosítható 22 A és 300 V. A korábban említett RL1 relé biztosítja a C2 kondenzátor testre kötésének késleltetését. Ez a késleltetés - még ha nagyon rövid idejű is - elegendő ahhoz, hogy a Q3 és Q4 tranzisztorok alkotta rezgőkör elkezdjen rezegni. Ezáltal a TR1 transzformátoron keresztül a C5 kondenzátor fel tud töltődni még azelőtt, hogy a T1 tirisztor vezetővé válna. A TR2 egy felfelé léptető transzformátor, mely alacsony amplitúdójú áramimpulzusokat hoz létre magas feszültségen. Ez a transzformátor az elektrolizáló cella anódjával van összeépítve és egy primer (48) valamint egy szekunder (49) tekercsből áll, melyek az (51)-es mag köré vannak tekercselve. A szekunder tekercs (49) végei közvetlenül kapcsolódnak az elektrolizáló cella anódjához (12) és katódjához (13) a fentebb leírt módon. Ennél a kapcsolásnál a TR1 transzformátor kimenetén 22 A és 300 V amplitúdójú 10 000 / perc (= 166,6 Hz) gyakoriságú impulzusok jelennek meg, melyek kitöltési tényezője valamivel kevesebb 0,1-nél (= 10 %). Ezt könnyen el lehet érni egy 12 V 40 A-es egyenáramú tápegységgel és a 2. ábrán bemutatott áramkörrel, mely a következő alkatrészekből áll: Jel

Érték

Teljesítmény

Tűrés

R1

2,7 k

0,5 W

2%

R2

220 

0,5 W

2%

R3

100 

0,5 W

2%

R4

22 k

0,5 W

2%

597

R5

100 

0,5 W

2%

R6

220 

0,5 W

2%

R7

1 k

0,5 W

2%

R8

10 M

1W

5%

R9

100 

5W

10 %

R10

5,6 

1W

5%

1. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás ellenállásai

Jel

Érték

Feszültség

Típus

Tűrés

C1

2200F

16 V

elektrolit

-

C2

0,1F

100 V

-

10 %

C3

2,2F

100 V

-

10 %

C4

1F

100 V

-

10 %

C5

1F

1000 V

papír 5S10A

10 %

C6

0,022F

160 V

-

-

2. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

Jel

Típus

Megnevezés

Q1

2N2647

PN unipoláris tranzisztor

Q2

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

Q3

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

Q4

2N3055

NPN szilícium teljesítmény tranzisztor

T1

BTW30-800

RM tirisztor

D1

A14P

Dióda

D2

A14P

Dióda

3. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás félvezetői

598

Jel

Típus

Megnevezés

RL1 PW5LS

Hermetikusan szigetelt relé

PS1 P658A-10051

Nyomásvezérelt mikrokapcsoló

TR1 36/22-341

EI ferrit vasmagos transzformátor

4. táblázat. Az 1.ábrán látható kapcsolás egyéb elemei

A 4322-021-30390 típusú csévetestre tekert primer és szekunder tekercsek menetszámaránya 18:1, azaz: Tekercs

Menetszám

Primer (34)

9 menet

Primer (36)

9 menet

Primer (35)

4 menet

Szekunder (32)

380 menet

5. táblázat. A TR1 tekercs adatai

A Q2, Q3 és Q4 tranzisztorokat hűtőbordára kell szerelni. A megfelelő hűtőbordák típusa: 35D 3CB. Az elektronika többi alkatrésze egy dobozba rakható. Az elektrolizáló cella (11) és a TR2 transzformátor fizikai felépítését a 2-7. ábrák mutatják.

599

2. ábra. Az elektrolizáló cella felülnézete

3. ábra. A 2.ábra metszete a 3-3 vonal mentén 600

Az elektrolizáló cella (11) egy henger alakú külső házból (72), valamint egy felső (73) és egy alsó (74) zárólapból áll. Az alsó zárólap (74) egy domború fedőből (75) és egy elektromosan szigetelő tárcsából (76) áll, melyeket a házhoz (72) csavarok (77) rögzítenek. A felső zárólap (73) két egymáson lévő lemezből (78, 79) áll, melyeket a házhoz (72) szintén csavarok (81) rögzítenek. Az anód (12) cső alakú. Ez függőlegesen helyezkedik el a külső házon belül, alul és felül egy-egy szigetelővel (82, 83) rögzítve a házhoz. Ezek a szigetelők (82, 83) egy zárt teret formálnak, amiben az anódon (12) kívül a TR2 transzformátor is el van helyezve. Az anód a transzformátor tárolója. Ez a "tároló" az imént említett módon alulról és felülről le van zárva a szigetelőkkel és belülről transzformátor olajjal van feltöltve. Az O-gyűrű tömítések (90) feladata ennek a tárolónak a vízhatlan elzárása, így a transzformátor olaj nem tud kiszivárogni az anód belsejéből.

4. ábra. A 3.ábra metszete az 4-4 vonal mentén A transzformátor vasmagja (51) lemezes lágyvasból készült és négyszög keresztmetszetű rudat formál, melynek a felülete 3/4 inch2 (484 mm2). A vasmag függőlegesen nyúlik el a szigetelők (84, 86) között. A szekunder tekercs (48) közvetlenül a vasmagra húzott henger alakú orsóra (89), míg a primer tekercs (49) a szekunder tekercs fölé húzott második henger alakú orsóra (59) van csévélve. Az anód belsejében maradt köztes részeket a transzformátor olaj tölti ki.

601

A katód (13) hosszirányban résekkel ellátott cső, mely a periférikusan elhelyezkedő falba (83) van beültetve, ezáltal megoldottá válik a katód körüli rész szigetelése. A katód nyolc darab egymástól egyenlő távolságra elhelyezkedő réssel (91) rendelkezik, úgyhogy tulajdonképpen ez nyolc darab egymással megegyező katód csíkból (92) áll, melyek csak a katód alsó és felső részén vannak összekapcsolva. A rések szigetelőanyaggal (83) vannak kitöltve. Mind az anód, mind pedig a katód tömör nikkelből készült. Az anód külső felébe nyolc darab sugárirányú horony (93) van esztergálva, melyek alul szélesek, kifelé haladva pedig egy élben (94) csúcsosodnak. A nyolc anód él (94) sugárirányba van rendezve a katód csíkokkal (92) és az anód külső felületének a kerülete megegyezik a katód csíkok belső felületén mért össz. szélességgel. Ez azt jelenti, hogy a különböző kialakítások ellenére az anód és a katód egyenlő hasznos felülettel rendelkezik. Ez az egyenlő felület nem elérhető az általánosan használt henger alakú anód/katód kialakításnál. Az anód és a katód közötti gyűrű alakú tér (95) szolgál az elektrolit oldat tartályaként. Az elektrolit tartály (95) fel van osztva egy henger alakú, nikkel filmből szőtt hálós membránnal (96), melynek vastagsága nem több 0,015 inchnél (0,03 mm) és amelyen 1 négyzetinchen (645 mm2) 5000 db 0,004 inch (0,0085 mm) átmérőjű lyuk van. Ez a háló megakadályozza a katód és anód mentén fejlődő hidrogén és oxigén gázok egymással történő elkeveredését, ugyanakkor lehetővé teszi az elektronok áramlását. A membrán kerete alsó és felső gyűrűkből áll, melyeket kis acél csíkok kötnek össze. A hálót egyszerűen csak ráhajthatjuk az alsó és felső szigetelőkre (82, 83), ezáltal a membrán elektromosan szigetelve lesz a cella összes többi alkatrészétől. Ez a háló készülhet nejlonból is.

602

5. ábra. Az elektrolizáló cella felülnézete néhány felső alkatrész nélkül

Az első alkalommal a tartály elektródái közötti teret (95) 75 %-ig kell feltölteni 25 %-os töménységű - desztillált vízből és KOH-ból álló - elektrolit oldattal. Az elektrolízis folyamata közben az oxigén és hidrogén gázok a tér felső részén gyűlnek össze. Az elektrolit oldat szintjének állandó értéken tartásához időközönként vizet kell adni hozzá. A tartály felső részénél, ahol a hidrogén és oxigén gázok gyülemlenek össze, a membrán már lehet tömör anyagból is.

6. ábra. A 2.ábra metszete a 6-6 vonal mentén

603

A fúvóka (97) bemeneti része (98) az elektrolit beömlő szelepéhez (99) csatlakozik, melyet a folyadékszint érzékelő vezérel. Mikor az elektrolit oldat szintje lesüllyed, akkor a szeleptű mellett beáramolhat annyi víz, ami a folyadékszintet ismét a kívánt értékre emeli. A vízszint úgy van beállítva, hogy az elektrolit oldat tartálya (95) csak kb. 75 %-ig teljen meg folyadékkal, ezáltal a megmaradt 25 %-nyi térben helyet biztosítunk a fejlődő gázoknak is.

7. ábra. A 2.ábra metszete a 7-7 vonal mentén

Amint az elektrolízis folyamata beindul, a katódon hidrogéngáz, az anódon pedig oxigéngáz keletkezik. Ezek a gázok buborék formájában felfelé áramolnak a tartály (95) felső, szabadon hagyott részébe, ahol a membrán segítségével egymástól elválasztva maradnak. Itt meg kell jegyeznünk, hogy az elektrolizáló tartályba a víz a tartály külső feléről jut be, onnét, ahol az oxigén gázok találhatóak, így nincs esélye a hidrogéngázoknak arra, hogy elillanjanak. A felső zárólapok (78, 79) egymással érintkező felületeinél gyűrű alakú hornyok (108, 109) vannak kiképezve. A külső járat (108) a tartály hidrogénes részével nyolc helyen csatlakozik (111) az alsó zárólapon keresztül. A hidrogén a csatlakozókon (111) keresztül felfelé áramlik a külső járatba, majd innét még feljebb egy egyutas szelepen (121) keresztül a gázgyűjtőbe. A nyomásérzékelő kapcsoló (19) bevezető csöve (20) a felső zárólaphoz (79) a hidrogén kivezetésnél (138) csatlakozik. Amikor a nyomás a megengedett érték fölé emelkedik, akkor a kapcsoló (19) lekapcsolja a C2 kondenzátort a testről (17). Ez megszűnteti a jelgenerátor impulzusait, így a T1 tirisztor nem süti ki a C5 kondenzátort. A TR1 transzformátor ennek ellenére továbbra is működik és tölti a C5 kondenzátort, de mivel a T1 tirisztor azt nem süti ki, így C5 egy

604

idő után csak feltöltve várakozik, míg a nyomás a járatban nem csökken le egy adott szint alá. A nyomásvezérelt kapcsoló (19) ily módon szabályozza a gáztermelést. A gáztartályoknál biztonsági óvintézkedést kell tenni. Ha hirtelen egy ellentétes irányú nyomás alakulna ki a csövekben, akkor ez csak a tartályok műanyag házait roppantaná szét, de ez a nyomás nem jutna el az elektrolizáló celláig. A nyomáskapcsoló (19) ezt követően leállítaná a további gáztermelést. A TR2 transzformátor tekercseinek a csatlakozói a 3. ábrán kerültek bemutatásra. A vezeték egyik vége az anód belső felén lévő vak lyukban végződik, ahol egy fej nélküli csavarral van rögzítve. Ezt a csavart az anód gallárja alatt speciálisan kiképzett lyukba csavarjuk be. Az elkeskenyedő nejlon csatlakozó a csavar felett helyezkedik el, mely meggátolja az anód belsejében lévő transzformátorolaj kifolyását. A tekercs másik vége lefelé egy bronz bélésen keresztül csatlakozik az alsó szigetelőhöz, ahonnét vízszintesen lép ki az alsó szigetelő tárcsa és a szigetelő között. A TR2 egy feszültségnövelő transzformátor, így 22 A-es és 300 V-os bemeneti impulzusokat és 100:1 menetszám arányt feltételezve a kimeneten - melyet az anódra és a katódra kötünk - az impulzusok árama 220 mA, a feszültsége pedig 30 000 V lesz 10 000 / perc (= 166,6 Hz) frekvencián. Ez az áram az anód és a katód között lévő elektrolitba jut, ahol rövidhullámú elektromágneses sugárzást, valamint pulzáló elektron-áramot eredményez. Az anód és a katód közötti térben a szekunder tekercs hatására egy pulzáló mágneses tér jön létre, mely elősegíti a rövidhullámú sugárzást. A leggyakoribb hullámhosszak a 10-10 és 10-13 m-es tartományba esnek és ezek a sugarak hozzák létre az elektrolit radiolízisét, miközben az elektronok árama biztosítja a lebomlott elemek távozását az elektrolitból. Az anód és a katód kialakítása, valamint a TR2 transzformátor elhelyezése az anód belsejében nagy jelentőséggel bír. A második transzformátor elhelyezkedése, valamint a központi anód és a körülötte elhelyezkedő katód kialakítása szintén nagyon fontos. Az anód és a katód, melyek mágneses anyagból vannak kialakítva, a TR2 transzformátor mágneses terének a vezetőjeként is funkcionálnak. Ez egy erős mágneses teret hoz létre az anód és a katód között is. Azt tapasztaltuk, hogy ez a mágneses mező szintén növeli az oldat ionjainak a mozgékonyságát, mely így növeli az elektrolízis hatékonyságát. Ezen kívül, az anód kifelé csúcsosodó külső felülete úgy formálja a mágneses mezőt, hogy az anód mágneses erővonalai metszik a katód mágneses erővonalait. Ezt mutatják a 4. ábrán az A és B pontok között lévő szaggatott vonalak. A rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai ezeket az erővonalakat követik, akárcsak az 605

elektrolitban lévő hidrogén és oxigén ionok, melyek szintén ezek mentén az erővonalak mentén koncentrálódnak. Ezekből az következik, hogy a rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai és az elektrolit ionjai közötti összeűtközések statisztikai valószínűsége jelentős mértékben megnövekszik a feljebb említett mágneses mező hatására, de ez nagyon megnöveli maguk az ionok közötti összeütközések valószínűségét is, ami megint csak növeli a hidrogén és oxigén gázok felszabadulását. Mindezekből az következik, hogy az anód és a katód kialakítása, mely egymást metsző mágneses erővonalakat eredményez, rendkívül fontos a radiolízis hatásfokának a megnövelésénél és a keletkező hidrogén és oxigén gázok felszabadításánál. Ez a kialakítás, melyben az anód külső felülete és a katódcsíkok belső felülete közel egyezik, nagyon kívánatos az elektromos veszteségek minimalizálása érdekében is. Az is kívánatos, hogy az anód és a katód gázzal érintkező felülete egyenetlen legyen. Ezt pl. homokkal történő csiszolással érhetjük el. Az egyenetlen felület elősegíti a gázbuborékok elszakadását az elektródák felületéről és megakadályozza a feszültségvesztés kialakulását. Mind az anód, mind pedig a katód nikkelből készülhet, de ez nem létfontosságú, lehetnek nikkellel bevont acélból is vagy akár platinából, esetleg platinabevonattal rendelkező acélból. A TR2 transzformátor által generált hőt az anód átvezeti az elektrolit oldathoz, mely a fentebb már ismertetett módon növeli az ionok mozgékonyságát és ezáltal az elektrolízis és radiolízis hatékonyságát. Az elektrolizáló készülék falára szerelt hűtőventillátor (150) a felesleges hő elvezetését segíti elő. A transzformátor anódban történő elhelyezése azért is előnyös, mert így a szekunder tekercsek (49) kivezetéseit a lehető legrövidebb és nagyon jól szigetelt vezetékkel köthetjük össze az anóddal és a katóddal. A C5 kondenzátor értéke határozza meg a töltési és kisütési idők arányát. A Q1 tranzisztor frekvenciáját úgy kell megválasztani, hogy a kisütési idő ne legyen túl hosszú, ezáltal védve a transzformátor tekercseket, különösen a TR2 transzformátor szekunder tekercsét, a túlmelegedéstől. A fűrészfog alakú bemenő jeleknél és az élesen felfutó kimenő jeleknél 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz) frekvencián 0,006 (= 0,6 %)-os kitöltési tényezőt kaptunk. Ez az impulzusforma megakadályozza a túlmelegedést. A 0,1-es (= 10 %)-os kitöltési tényező négyszöghullámot eredményez, mely szintén megfelelő lenne, de az órajel generátornak feleslegesen nagy hőterhelést kellene elviselnie. A bemutatott kapcsolással elérhető legkisebb kitöltési tényező 0,005 (= 0,5 %).

606

Az itt bemutatott elektrolizáló cella (11) annyi hidrogént és oxigént termel, mely elegendő a belsőégésű motorok meghajtásához. A cella átmérője 8 inch (203 mm) lehet, akárcsak a a magassága, így az nagyon kis helyet foglal el.

Egy módosított készüléket is megépítettünk, melyet a 8.-10. ábrákon mutatunk be. Ennek a készüléknek az alkatrészei nagyjából megegyeznek az 1.-7. ábrákon ismertetettekkel, ezért az azonos részeket azonos számmal is jelöltük.

8. ábra. A módosított készülék metszete

607

9. ábra. A 8.ábra metszete a 9-9 vonal mentén

Ebben az esetben azonban a TR2 transzformátor szekunder tekercsét nem közvetlenül az anódra (12) és a katódra (13) kapcsoljuk, hanem létrehoztunk egy sugárzás generátort (201), mely az elektrolizáló cella alsó részén található. Ezen kívül 12 V-os egyenfeszültséget kapcsoltunk az anód és a katód közé, mint azt a 10. ábrán láthatjuk. Az elektrolizáló cella alsó részén az alsó szigetelő (83) központi részét le kell vékonyítani. A levékonyított részt (86A)-val jelöltük. Az előző készülék szigetelő korongját (76) kivettük, az alsó kúpus fedőlemezen végzett módosításokat pedig a 8. és 9. ábrákon (75A)-val jelöltük. A (75A) fedő módosításaként egy periférikus kiálló küszöböt (202) hoztunk létre és a fedőt a külső tartályhoz (71) egy hosszú, a periférikus küszöbön (202) áthaladó csavarral (77A) rögzítettük. A sugárzás generátorok (201) közvetlenül a gyűrű alakú elektrolizáló tartály alatt helyezkednek el. Egyforma a kialakításuk, mindegyik tartalmaz egy hengeres kerámia tartót (203), melynek van egy központi furata, ahol a wolframból készült elektróda rudak (204, 205) foglalnak helyet. Az elektródák között van egy kis rés és a tartóban van egy felfelé néző horony (210), mely láthatóvá teszi az elektróda rését. A külső vége domború (206), amit egy rugó (207) tol előre. A külső elektróda (205) belső vége ki van hegyezve és a szomszédos elektróda (204) végétől egy legalább 0,006 inch (0,15 mm), de inkább 0,016 inch (0,4 mm) nagyságú rés választja el. A belső elektróda (204) egy egyszerű, hengeres kialakítású wolfram rúd, melynek belső vége (209) a bronz rúdba (213) fúrt nyílásban (212) helyezkedik el. A bronz rúd (213) a levékonyított szigetelőbe (83) diametrikusan kialakítorr furatban található. A transzformátor szekunder tekercsének (49) kimenete a transzformátor vasmagján (51), a rugón (214) és a csavaron (215) keresztül csatlakozik a bronz rúdhoz (213). Mint a 8. ábrán látható, a vezeték (141) ebben az esetben be van vezetve a vasmagba (51), nem úgy, mint az előző

608

megoldásnál, ahol azt az anódhoz csatlakoztattuk. Az előző készüléknél használt másik vezeték (142) itt szükségtelenné válik, tehát itt nincs kapcsolat a szekunder tekercs és a katód között. Ehelyett állandó 12 V-os egyenfeszültséget kapcsolunk az anódra és a katódra szigetelt vezetékeken (216, 217) keresztül. A (216)-os vezetéket egy csavar (143) segítségével csatlakoztatjuk a (142)-es vezeték helyére, a (217)-es vezetéket pedig egy nejlon burokba (218) csomagolt küszöbön (202) keresztül vezetjük be és csatlakoztatjuk a katód alsó végéhez.

10. ábra. A 8. és 9.ábrákon bemutatott módosított készülékhez tartozó kapcsolási rajz

A bronz rúdra (213) kapcsolt 30 000 V-os impulzusok az egyik sugárzás generátorban (201) nagy intenzitású -sugarakat eredményeznak, melyek besugározzák az anód és a katód közötti elektrolitot. A nagyfeszültségű energia azon a sugárzás generátoron keresztül sül ki, amelyiknek kisebb az elektromos ellenállása, tehát egyidejűleg csak az egyik generátor fog működni. Ha azonban ez a generátor elromlik, akkor a másik kezd el üzemelni. Az elektródák (204, 205) közé vezetett nagyfeszültségű gyors impulzusok -sugarakat eredményeznek, mivel az elektródák között nem tud kialakulni a nagysebességű elektronok áramlása. A külső elektróda (205) belső, csúcsosra kialakított vége növeli az elektronokkal szembeni ellenállást, ezáltal javítva a 10-10 m-es hullámhosszú -sugarak kialakulását.

609

A TR2 transzformátor szekunder tekercse által indukált erős mágneses mező is segíti a -sugarak generálását és gyakorlatilag lehetővé teszi, hogy viszonylag nagy intenzitású sugárzás alakuljon ki a nyílt levegőjű szikrakisüléskor. Még tovább javítható a hatásfok, ha az elektródákat (204, 205) vákuum csőbe tesszük. Akárcsak az előző kialakításnál, itt is az anód és a katód között kialakult mágneses erővonalak biztosítják a -sugarak nagysebességű fotonjainak a terjedési útvonalat és az elektrolit ionjai is ezen erővonalak mentén összpontosulnak, ezáltal növelve a rövidhullámú elektromágneses sugarak nagysebességű fotonjai és az elektrolit ionjai közötti összeűtközések statisztikai valószínűségét, akárcsak maguk az ionok közötti összeütközések valószínűségét is, ami megint csak növeli a hidrogén és oxigén gázok felszabadulását.

A 11. ábrán a 8.-10. ábrákon megadott készülék újabb módosításának kapcsolási rajza látható.

11. ábra. A tovább módosított készülék kapcsolási rajza

Ebben az esetben az elektrolizáló cella olyan marad, mint ahogy azt a 8.-9. ábrákon bemutattuk, de az anód és katód közé kapcsolt 12 V-os egyenfeszültség helyett az anód és az RL1 relé közé egy 610

vezérlő eszközt (300) telepítünk. Az RL1 relé külső fele adja a 12 V egyenfeszültséget, amit a vezérlő eszköz (300) megfelelő módon átalakít az anód számára. A víz bontásához szükséges minimális feszültség 1,8 V és elméletileg ennél alacsonyabb feszültségen nem indul be a vízben az elektrolízis folyamata. A gyakorlatban azonban ennél valamivel több feszültség szükséges az elektrolizáló cella fizikai kialakításától és az elektrolit mennyiségétől függően. Ha azonban túl sok ez a feszültség, akkor a felesleg hővé alakul. A vezérlő eszköz (300) célja a szükséges feszültség értékének beállítása, valamint az elektrolitból visszafolyó elektromágneses energia elektronikára jutásának a megakadályozása. Ez állhat pl. egy diódából vagy több sorba kapcsolt diódából, melyeken a feszültség leesik a szükséges értékre, miközben az áramerősség megnövekszik. Tartalmazhat ezen kívül olyan áramkört, ami az egyenfeszültséget pulzáló feszültséggé alakítja. Különböző szabványos kapcsoló áramkörök is alkalmazhatók vagy egy közönséges multivibrátor, viszont arra oda kell figyelni, hogy a pulzálás frekvenciája 10 000 impulzus / perc (= 166,6 Hz) alatt maradjon. Ellenkező esetben a pulzáló áram helyett váltakozó áramot kapnánk. A fentebb ismertetetthez hasonló kisebb készüléken elvégzett kísérletek azt mutatták, hogy a szükséges rövidhullámú elektromágneses sugárzások előállításhoz a TR2 transzformátor kimenetén megjelenő feszültségnek legalább 10 000 V-nak kell lennie, ellenkező esetben nem jön létre elfogadható mennyiségű -sugárzás. Bár a feszültség növelése növeli a sugárzás mértékét is, a feszültség és a sugárzás meg kell egyezzen az elektrolizáló cella és a benne lévő elektrolit fizikai paramétereivel. A fentebb már ismertetett elektronika kb. 30 000 V-ot állít elő és úgy találtuk, hogy ez az ismertetett készülékhez szükséges optimális feszültség. A kapcsolás elemeinek a túlmelegedése érdekében az impulzusok száma meg kell haladja az 5 000 impulzus/percet (83,3 Hz), viszont a legelőnyösebb frekvencia a 10 000 impulzus/perc (166,6 Hz). Úgy találtuk, hogy a rövidhullámú sugárzás intenzitása legalább 6 milliröntgen/óra kell legyen a víz megfelelő erősségű radiolíziséhez. A szükséges sugárzási intenzitás természetesen függ a készülék méreteitől és a besugárzandó elektrolit mennyiségétől, de úgy hisszük, hogy 6 milliröntgen/óra az abszolút minimum a kívánt eredmény elérése érdekében, még ha egy kis méretű készülékről is van szó. A 8.-10. ábrákon ismertetett készülék 26-28 milliröntgen/óra -sugárzást biztosít, mely érték nagyon megfelel az elektrolit gyors radiolíziséhez.

A 12.-26. ábrákon egy módosított és feljavított készülék látható, melyben az elektrolitot egy - az elektrolizáló cella közepén elhelyezett - sugárzó cső által generált rövidhullámú elektromos sugárzásnak tesszük ki. A sugárzó cső 360°-os szögben szórja szét a sugarakat, melyek az anódban 611

lévő lyukakon vagy ablakokon keresztül jutnak el az elektrolithoz. Az anód és a katód között lévő állandó mágnesek egy gondosan formált mágneses mezőt hoznak létre a cellában. Az anódon keresztül és a sugárzó csövet körülölelve olaj cirkulál, ezáltal vonjuk el a hőt és akadályozzuk meg a szikrákat a sugárzó cső és a cella többi alkatrésze között.

12. ábra. A tovább módosított készülék elölnézeti rajza

A 12.-26. ábrákon bemutatott készüléknél az elektrolizáló cellát (301)-es számmal jelöltük. Ez egy külső házból (302) áll, melynek fala (303) alumíniumból készült, ezen kívül tartalmaz egy alsó és egy felső fedelet (304, 305) is. A külső falra (303) hűtőbordák (310) vannak szerelve. Az alsó fedél (305) egy nem mágneses rozsdamentes acélból készült lemezből (306) áll, melyet a külső falhoz (303) csavarok (307) rögzítenek. Az alsó lemez (306) és a külső fal (303) között gyűrű alakú tömítés (308) található.

612

13. ábra. A 12. ábra hátsó nézetből

14. ábra. A 12. ábra alulnézetből

613

A felső fedél (304) egy nem mágneses rozsdamentes acélból készült lemezből (309) és egy műanyag borításból (311) áll. A felső lemezt (309) a külső falhoz (303) a falban kialakított csapokba (314) csavart csavarok (313) rögzítik, a műanyag borítást (311) pedig a felső lemezhez (309) erősítjük csavarokkal (315) úgy, hogy az eltakarja a felső lemez központi nyílását. A felső lemez (309) és a külső fal (303) között gyűrű alakú tömítés (316) található.

15. ábra. A 12.ábra metszete a 15-15 vonal mentén

614

16. ábra. A 12.ábra horizontális metszete

A cső alakú katód (317) szorosan a külső falhoz (303) simul. A katód felső vége magába foglalja a tömítést (316), az alsó vége pedig alátámasztást nyújt az alsó lemezhez (306) erősített műanyag lemez (318) külső karimájának. A tömítés (319) a katód alsó fele és az alsó műanyag lemez (318) között helyezkedik el. Az alsó műanyag lemez (318) központi része (321) tartalmazza a rövidhullámú elektromágneses sugárzó cső (326) csatlakozóinak (324, 325) fenntartott nyílásokat (322, 323). A sugárzó cső (326) egy részlegesen kiürített vákuum üveg csőből áll, mely tartalmaz egy leárnyékolt fűtőszálat (327) és egy wolframbetéttel (330) ellátott sima felületű anódot (328). A leárnyékolt fűtőszál (327) végei elektromosan kapcsolódnak a csatlakozó tüskékhez (324, 325), az anód (328) pedig egy csavaron (329) keresztül csatlakozik a fém alkatrészhez (331), mely áll egy sima testből és egy - a műanyag fedélbe (311) illeszkedő - felső szárból (332). Mint később majd részletesen ismertetjük, a fém alkatrész (331) vezeti a nagyfeszültséget a sugárzó cső anódjára és ez biztosítja a sugárzó cső hűtését is.

615

A sugárzó csövet (326) az anód (333) veszi körül, mely az alsó műanyag lemez (318) és a felső műanyag lemez (334) közé van erősítve a csavarokkal (335, 336). Az anód egy nem mágneses cső alakú fém részből (337) áll, mely közé egy vastag műanyag gyűrű (338) van erősítve. Az egyik tömítés (344) a felső műanyag lemez (334) és az anód felső része (337) közé van szorítva, a másik, kisebb tömítés (345) pedig az alsó műanyag lemez (318) és az anód alsó vége közé. Egy pár O-gyűrű tömítés van (346) a köpeny (338) külső kerületén annak érdekében, hogy az anódot körülvevő elektrolit és az anód belső felületén folyó olaj ne keveredjen.

17. ábra. A 12.ábra metszete a 17-17 vonal mentén

616

18. ábra. A 12.ábra metszete a 18-18 vonal mentén

617

19. ábra. A 12.ábra metszete a 19-19 vonal mentén

20. ábra. A 12.ábrán látható anód perspektivikus nézete

A 20. ábrán látszik a legjobban, hogy az anód (337) külső fele úgy lett kialakítva, hogy nyolc hengeres felületű (347) élt (348) kapjunk. Az anód külső felülete érdesre lett kireszelve, ezáltal megnöveljük az anód effektív felületét és segítjük a gázok leválását. Az anód ne mágneses anyagból készüljön, hanem pl. nikkellel bevont bronzból.

618

Az anód cső alakú fala nyolc lyukat vagy ablakot (349) tartalmaz, melyek a hengeres külső falak közepén és az anód alsó és felső szélétől egyenlő távolságra helyezkednek el.

21. ábra. A 12.ábrán látható anód köpenyének perspektivikus nézete

A 21. ábrán látszik, hogy az anód külső felületén lévő köpenyben (338) nyolc vakfurat (351) van, melyek helyileg megegyeznek az anódba fúrt ablakokkal (349). A köpeny így elválasztja az elektrolitot az anódban lévő olajtól, viszont a vastag köpeny el van vékonyítva az anód ablakainál, ezáltal minimalizáljuk a sugárzó csőben (326) gerjesztett rövidhullámú elektromágneses sugarakkal szembeni ellenállást. Az anód köpenyén (338), az anód ablakainak tetején található egy külső karima (352), mely a három gyűrű alakú állandó mágnes (354) műanyag házát rögzíti (353). A mágneseket fixen rögzítjük hat gumipárnával (355), melyek a legfelső mágnes és a felső műanyag lemez (334) között helyezkednek el. Mint lejjebb majd ismertetjük, a mágnesek (354) egy erős mágneses mezőt hoznak létre a cellán belül. A maximálisan elérhető erővonal sűrűség érdekében kívánatos, hogy azok szamárium-kobalt típusúak legyenek.

22. ábra. A 12.ábrán látható katód perspektivikus nézete 619

A katód (317) egy katód csőből (356) áll, melynek külső felületén egy ólomból készült védőburok (357) található, mely a sugárzás leárnyékolására szolgál. Az anóddal ellentétben a katód mágneses anyagból készült. A legjobb anyag erre a nikkellel bevont lágyvas. A katód belső felületén nyolc függőleges, egymástól egyenlő távolságra lévő marás van (358), melyek közül hétben egy-egy kisméretű mágnest (361) rögzítő műanyag csík (359) található. A hét darab állandó mágnes (360) az erre kiképzett házban (361) helyezkedik el, melyeket epoxi ragasztóval tömítünk a csíkok (359) katód csőbe helyezése előtt. A nyolcadik marásba egy sima, mágnes nélküli műanyag csíkot helyezünk. A katód pontosan illeszkedik az elektrolizáló cella (302) külső falába (303) és úgy kell beszerelni, hogy a katód hét mágnese (360) sugárirányba legyen rendezve az anód hornyaival (347). Akárcsak az előző kialakításnál, itt is egyenlő a katód csíkjainak a felülete az anód külső felületével. Az anód és katód közötti elektrolizáló tartályt (361) a legelső alkalommal a felső lemez (309) töltőnyílásán keresztül töltjük fel elektrolittal, mely nyílást csavaros kupakkal (370) fedjük be. Ebbe a tartályba a vízpótlást egy csövön (362) és egy tűszelepen (364) keresztül oldjuk meg.

23. ábra. A 22.ábrán látható katód egy részének perspektivikus nézete

24. ábra. A cellába szerelt elektromos csatlakozó egy részének a keresztmetszete

620

Megjegyzés: keverésének,

Itt

a

szabadalomban

tárolásának

és

a

hidrogén

adagolásának

és

oxigén

részletes

gázok leírása

következik. Mivel azonban ez megegyezik az előző oldalon található szabadalmában

leírtakkal,

ezért

ezt

nem

fordítottam

le

még

egyszer.

25. ábra. A cella függőleges metszete, melyen az elektromágneses sugarak és a mágneses mező erővonalai is fel vannak tűntetve

Mielőtt ismertetnénk a 12.-25. ábrákon bemutatott készülék elektronikáját, ismerkedjünk meg a készülék működési elvével. Az elektrolizáló tartályt (361) az üzembe helyezés előtt 25 %-os KOH oldattal töltjük fel.

621

Az anód (337) és a katód (356) közé 4,2 V-os egyenfeszültséget vezetünk. A fűtőszálra (327) 2,65 V-os pozitív feszültséget, a sugárzó cső fűtőszála és katódja közé pedig egy nagyon gyors impulzusokból álló pulzáló feszültséget kapcsolunk. A feszültség a fűtőszál és az anód között kb. 40 kV, melyet 2-4 kV-os lüktető feszültséggel modulálunk. Az anód elektronokkal történő bombázásának hatására az 360°-os szögben szórja szét a sugarakat a szaggatott vonalakkal (421) jelölt módon (lásd a 25. ábrát). Mint ezek a szaggatott vonalak is mutatják, a sugárzás lefelé mutató legyező formájú, melynek szöge kb. 15°. A nagyenergiájú foton sugárzás hullámhossza 10 -10 m-nél rövidebb. Kísérletekkel kimutattuk, hogy a cső sugárzásának intenzitása kb. 30 000 Röntgen/óra volt. A sugárzó cső wolframos felületéről nagy mennyiségű neutront szabadít fel ez az erős foton sugárzás, ezért a cső a pulzáló neutronok forrása is, nem csak a nagy energiájú fotonoké. A sugárnyaláb az anód (337) nyílásain (349) keresztül kifelé halad az elektrolizáló tartály irányába, így a katódon visszaverődve az elektrolit sugárnyalábba eső része intenzív sugárzásnak van kitéve. Az anód mágnesei (354) és a katód mágnesei (360) intenzív mágneses mezőt hoznak létre, melynek formáját a (422)-es és (423)-as szaggatott vonalakkal jelöltünk. A (422)-es vonal egy zárt hurkú mágneses mező erővonalait jelöli, melyek az anód mágnesei (354) felé, lefelé mutatnak és a sugárnyalábot kb. 90°-ban keresztezik, majd az ív felfelé hajlik és a sugárzó cső (326) katódján és a fém alkatrészen (331) keresztül lefelé haladva ismét az anód mágneseibe jut. A sugárzó cső fűtőszála és az anódja között a mágneses mező gyorsítja fel az elektronokat, melyek a sugárzó cső anódját bombázzák, ezáltal segítve elő a sugárzó energia előállítását a sugárzó csőben. A (423)-as erővonalak a külső mező zárt hurkát mutatják, melyek az anód mágneseinek (354) alsó felétől indulnak ki és a katód mágnesein (360) és a katódon keresztül haladva az anód mágneseibe jutnak vissza. A katód mágnesei (360) arra szolgálnak, hogy ezek a mágneses erővonalak az elektrolizáló tartályon keresztül áramoljanak abba a régióba, ahol az elektrolit intenzív sugárzásnak van kitéve. Ebben a régióban a mágneses mező meghatározza a fotonok útvonalát. A fotonokat tartalmazó mágneses mező és az elektrolit metszése egy "pályamódosító" hatást eredményez az elektrolit protonjainál, mely növeli az elektrolit energia szintjét. Az elektrolizáló tartályon belüli mágneses erővonalak megfelelő útvonalat biztosítanak az elektromágneses sugárzás fotonjainak és az elektrolitban lévő ionoknak, így az ionok és a fotonok összeütközésének valószínűsége jelentősen megnő. A radiolízis nagy mennyiségű bomlást hoz létre, az összetevők felszabadítását pedig az elektrolízis biztosítja. A bomlástermék magasan ionizált hidrogén és oxigén gáz. Ezen kívül, a sugárnyalábban található neutronok hatására az ionizált hidrogén gáz jóval több deuteront tartalmaz, mint a természetben előforduló hidrogén. A magasan ionizált oxigén és hidrogén gázok a nagy mennyiségű deuteronnal együtt az elektrolizáló tartály 622

felső részében gyűlnek össze, ahonnét egy gyűjtő tartályon (371) és a kampós csöveken (389) keresztül a (391)-es járatokba, majd pedig a (392)-es csatornákon keresztül egy külső csőbe (394) jutnak. A fentebb ismertetett eredmények elérése érdekében a mágneses mező fluxusa meg kell hogy haladja az 500 Gausst az elektroliton belül, de inkább az 1800 Gauss a javasolt.

A 12.-25. ábrákon bemutatott készülék elektronikáját a 26. ábrán láthatjuk.

26. ábra. A 12.-25. ábrákon bemutatott készülékhez tartozó kapcsolási rajz

Mint látjuk, az áramkört egy 12 V-os akkumulátor (501) táplálja. Egy egyszerű KI/BE kapcsolón (502) keresztül jut a pozitív tápfesz a sugárzó cső fűtőszálának feszültség szabályozójára (503) és az időzítő áramkörre (504). A fűtőszál feszültség szabályozója állítható pozitív feszültséget juttat a sugárzó cső (326) fűtőszálára (327). Az időzítő (504) egy vezérlő relé (505) számára biztosítja a táplálást, mely a nyomásvezérelt kapcsolón (506) keresztül csatlakozik a testre. A nyomásvezérelt kapcsoló (506) biztosítja a negatív tápfeszültséget a visszajelző lámpának (507), mely közvetlenül 623

kapcsolódik az akkumulátor (501) pozitív sarkára. Az (508)-as ág szabályozott pozitív feszültséget juttat az inverterre (511), mely négyszög alakú váltakozó feszültséggel látja el a feszültség sokszorozót (512). A feszültség sokszorozó (512) kimenetén megjelenő nagy értékű egyenfeszültséget a sugárzó csőre vezetjük. Ez a feszültség kb. 40 kV DC, melyet éles csúcsú, 2-4 kV-os feszültségű jelalakkal modulálunk. A cella (301) anódjára (337) vezetett feszültséget egy kapcsolóüzemű tápegységből (513) vesszük, mely a tápot az (509)-es teljesítmény relén keresztül kapja. Az elektrolizáló cella (301) tartályához csatlakozó nyomásérzékelő csövet (400) a rajzon szaggatott vonallal jelöltük. Most pedig a kapcsolás főbb elemeit ismertetjük részletesen.

A fűtőszál feszültség szabályozója (503) A főkapcsolón (502) keresztül a pozitív tápfesz az RL1 relére, onnét pedig a feszültség szabályozó IC1-re jut, de ugyanonnét kapja az időzítő (504) is az alaphelyzetben zárt RL2 relén keresztül a tápfeszültséget. A tápfeszültség negatív és pozitív sarka közé kapcsolt C1 kondenzátor egy kb. 1,5 másodperces késleltetést biztosít, mikor az RL1 relét kikapcsoljuk. Ezzel azt biztosítjuk, hogy a sugárzó csőre (326) jutó magas feszültség korábban szűnik meg, mint a fűtőszálra jutó szabályozott fűtő feszültség. A feszültség szabályozó IC1 kimeneti feszültségét az R1, R2 és RV1 (potméter) ellenállásokból álló ellenállás-sor eredő ellenállása határozza meg. A C2 kondenzátor az áramkört a tranziens áramok ellen védi. Az R3 ellenállás elválasztja a - hibajel erősítő táplálását valamint a frekvencia kompenzációját biztosító - C3 kondenzátort az IC1 kimeneti feszültségétől. Ha a fűtőszál kiég, a Q1 tranzisztor bekapcsol az R4, R5 ellenállásokon és az RL2 relén átfolyó áramok hatására, ami viszont lekapcsolja az időzítő (504) tápfeszültségét. Az R4 és R5 ellenállások értékei úgy lettek meghatározva, hogy ne folyjon elegendő áram az RL2 relén keresztül, mikor a sugárzó cső normálisan működik. A Q1 tranzisztor aktivizálódásakor a 12 V-os tápfeszültségből az R6 ellenálláson keresztül az RL2 relére 6 V kerül.

Az időzítő (504)

624

Az időzítő áramkör (504) a fő vezérlő relé (505) számára biztosítja az áramot. Mikor az alapállapotban zárt RL2 relé érintkezőin keresztül a tápfeszültség be van kapcsolva, a C4 kondenzátor az R7 ellenálláson keresztül addig töltődik, míg a feszültség a C4 kondenzátorban el nem éri a Q2 unipoláris tranzisztor kapcsoló feszültségének értékét. A késleltetési időt a C4 kondenzátor és az R7 ellenállás határozza meg, mely jelen kapcsolásnál 2-3 másodperc. Mikor a Q2 tranzisztor bekapcsolódik és az R8 ellenálláson keresztül kisüti a C4 kondenzátort, akkor ez egy feszültség impulzust ad az SCR1 tirisztornak, ami ennek hatására bekapcsolódik. Az R9 ellenállás határozza meg az SCR1 tirisztor gate-jére jutó áramimpulzus nagyságát. Az RL4 relé az időzítő terheléseként működik, így mikor az SRC1 bekapcsolódik, akkor az RL3 relé bezár és az érintkezőin keresztül pozitív feszültséget juttat az inverter feszültség szabályozójára és az RL4 teljesítmény relére. A fő vezérlő relé (505) másik csatlakozója az alaphelyzetben zárt nyomásvezérelt kapcsolón (506) keresztül csatlakozik a negatív tápfeszültségre. Mikor a cellában (301) a gáznyomás elér egy küszöbértéket, a nyomásvezérelt kapcsoló (506) a negatív tápfeszültséget a visszajelző lámpára (507) vezeti és egyúttal kikapcsolja az (509)-es relét mindaddig, amíg a gáznyomás nem csökken le a normális értékre. A nyomásvezérelt kapcsoló kikapcsolt állapotában az áramkör - a fűtőszál tápellátást kivéve - ki van kapcsolva.

Az Inverter Feszültségszabályozója (508) A soros feszültség szabályozó (508) a Q3 és Q4 tranzisztorokból, az R10, R11, R12 és R13 ellenállásokból és a ZD1 zener diódából álló differenciál erősítő révén érzékeli a kimeneti feszültségek ingadozását. Az R13 ellenállás teszi lehetővé, hogy nagy áramok folyhassanak a ZD1en keresztül, és mivel ez az áram jóval meghaladja az R10 és R11 ellenállásokon átfolyó áramot, így az a ZD1 zener dióda segítségével egy látszólag állandó referencia feszültséget generál az "A" pontban. A feszültség megváltozása komplemens változást idéz elő a Q5 tranzisztor bázisáramában. Ezt úgy érjük el, hogy a Q4 tranzisztor áramát a Q5 tranzisztoron vezetjük keresztül. A Q5 tranzisztor közös emitteres kapcsolású és a vele sorba kapcsolt Q6 tranzisztor áramát vezérli. A ZD2 zener dióda biztosítja a Q5 és Q6 tranzisztorok számára a referencia feszültséget, így a Q6 bázisfeszültségét állandó értéken tartja. Az R14 és R15 ellenállások vezetik el a nagy áramokat. A C5 kondenzátor rövidre zárja a nagyfrekvenciás jeleket. Az R12 ellenállás értéke úgy lett meghatározva, hogy elegendő áramot biztosítson a Q3 és Q4 tranzisztorok számára, így a Q4 tranzisztor

lehetőség

szerint

széles

feszültségtartományban

üzemelhet.

Az

Inverter 625

Feszültségszabályozója (508) a 12 V-ot a fő relén (505) keresztül fogadja, a kimenetén pedig egy szabályozott, kb. 8 V-os feszültséget biztosít az Inverter (511) számára.

Az Inverter (511) Az inverter egy DC/AC átalakító, mely egy tranzisztoros oszcillátort tartalmaz. A Q7 és Q8 tranzisztorok nagysebeséggű kapcsoló eszközök, melyek váltakozó nagyfrekvenciás áramot állítanak elő. A T1 és T2 primer tekercsekben a frekvencia 3 kHz és 25 kHz közötti értékeket vehet fel. A T3 primer tekercs középleágazásánál az indító impulzust az R5 és R16 ellenállások biztosítják oly módon, hogy ez az impulzus megfelelő amplitúdójú lesz a Q7 és Q8 tranzisztorok váltakozó vezérléséhez. A Q7 és Q8 tranzisztorok ellentétes irányú áramokat vezetnek a T1 és T2 tekercsekbe, mely váltogatni fogja az FC1 vasmagban a fluxus irányát. A T4 szekunder tekercs a primer és szekunder tekercsek menetszáma közötti nagy különbség miatt nagyfeszültséget generál. A C6 kondenzátor szűrőként funkcionál.

Feszültség Sokszorozó (512) A feszültség sokszorozó bemeneti feszültségeként az inverter T4 szekunder tekercsének nagyfeszültségű AC kimenete szolgál. Ez olyan 18 kV körüli érték. A sokszorozó működésének megértéséhez vegyük figyelembe, hogy egymást váltogató pozitív és negatív félhullámokból tevődik össze a bemeneti AC feszültség. Az első pozitív félhullámnál a D1 és D2 diódák kinyitnak és elkezdik tölteni a C7 kondenzátort a csúcsértékre. Az ezt követő negatív félhullámnál a D1 és D2 diódák bezárnak és a D3 és D4 diódák nyitnak ki. A C7 kondenzátor a D3 és D4 diódákon keresztül kisül és a C8 kondenzátor kezd el töltődni. A következő pozitív félhullámnál ismét feltöltődik a C7 kondenzátor a D1 és D2 diódákon keresztül, miközben a C8 kondenzátor feszültsége a D5 és D6 kondenzátorokon keresztül elkezdi tölteni a C9 kondenzátort. Ez a folyamat megismétlődik a következő negatív féhullámnál, ahol már a C10 kondenzátor tölti a C11 kondenzátort. Ekkor (22/3 teljes ciklus után) a C7, C9 és C11 kondenzátorok teljesen fel vannak töltve a T4 kondenzátor pozitív csúcsfeszültségére és mivel ezek a kondenzátorok sorba vannak kötve, ezért a testhez képest a feszültség megháromszorozódik. Ez a folyamat a D1-D6 egyenirányító diódák hatására addig tart, amíg a bemeneti feszültség jelen van. 626

A kimeneti feszültség a bementi érték háromszorosa és már nem AC, hanem DC feszültségként jelentkezik. Ennek az áramkörnek a kialakítása olyan, hogy a kimeneti DC feszültség egy igen jelentős AC feszültséggel van modulálva. Ez általában 2-4 kV körüli érték a teljes 46 kV-os kimeneti feszültség mellett.

Kapcsoló üzemű tápegység (513) A kapcsoló üzemű tápegység a Q9 áteresztő tranzisztorból és a Q10 meghajtó tranzisztorból áll, melyet az IC2 feszültség szabályozó kapcsolgat ki/be nagy sebességgel. Az 5 V-os kimeneti feszültséget úgy érjük el, hogy mikor a feszültség meghaladja az 5 V-ot, akkor a tranzisztorok kikapcsolnak, mikor pedig 5 V alá esik a feszültség, akkor visszakapcsolnak. Ennek a folyamatnak a hatására egy nagyon kis amplitúdójú hullámossággal rendelkező 5 V egyenfeszültséget kapunk a kimeneten. Az R17 és R18 ellenállások a kimeneti feszültség egy kis részét visszavezetik az IC2-re, amit egy belső referencia feszültséggel hasonlítunk össze. Ennek az összehasonlításnak az eredménye vezérli a Q9 és Q10 tranzisztorokat. A Q11 tranzisztor áramkorlátozóként működik, mely az R24 ellenálláson keresztül érzékeli a feszültséget. Mikor a kimeneti áram meghalad egy előre meghatározott értéket, a Q11 tranzisztor bekapcsol, ezáltal biztosítva a meghajtó áramot az IC2 számára. Az R19 ellenállás biztosítja a szükséges impulzust a Q11 tranzisztor számára, ugyanúgy, ahogy az R22 és R23 a Q9 és Q10 tranzisztorok számára. Mikor a Q9 és Q10 tranzisztorok bekapcsolnak, az L1 tekercsen átfolyó áram exponenciálisan növekszik. Ez növeli az R17 és R18 ellenállásokon eső feszültséget is. Mikor ezeken az ellenállásokon a feszültség eléri a legfelső értékét, a Q9 és Q10 tranzisztorok kikapcsolnak. A Q9 és Q10 tranzisztorok és a D11 dióda nagyfrekvenciás kell legyen a hatékony működés érdekében. Az L1 tekercs és a C15 kondenzátor kombinációja egy szűrőt alkot, mely minimalizálja a kimeneti feszültség hullámosságát. A 26. ábrán bemutatott áramkör alkatrészeinek jegyzéke a következő táblázatokban található. Jel

Érték

Teljesítmény

627

R1

10 k

0,25 W

R2

3 k

0,25 W

R3

5,6 k

0,5 W

R4

0,68 

5W

R5

12 k

0,5 W

R6

68 

0,5 W

R7

1 M

0,5 W

R8

220 

0,5 W

R9

470 

0,5 W

R10

2,2 k

0,5 W

R11

2,7 k

0,5 W

R12

680 

0,5 W

R13

2 k

0,5 W

R14

33 

5W

R15

100 

0,5 W

R15A

18 

5W

R16

1,5 

5W

R17

5,5 k

0,5 W

R18

3,1 k

0,5 W

R19

8

2W

R20

1,2 M

0,25 W

R21

5

2W

R22

40 

2W

R23

12 

5W

R24

0,006 

0,25 W

RV1

10 k

6. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás ellenállásai

Jel

Érték

Típus

628

C1

1000 F

Elektrolit

C2

1F

Tantál

C3

2000 nF

Polyester

C4

10 F

Tantál

C5

2500 F

Elektrolit

C5

2500 F

Elektrolit

C7

1800 nF

30KVWDC

C8

1800 nF

30KVWDC

C9

1800 nF

30KVWDC

C10

1800 nF

30KVWDC

C11

1800 nF

30KVWDC

C12

0,01 F

Polyester

C13

220 nF

Kerámia

C14

0,02 F

Polyester

C15

2500 F

Elektrolit

C16

420 F

Elektrolit

7. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás kondenzátorai

Jel

Típus

Q1

2N3568

Q2

2N2647

Q3

2N1304

Q4

2N1304

Q5

2N3055

Q6

2N6274

Q7

2N3773

Q8

2N3773

Q9

2N6274

Q10

2N6191

IC1

MPC 1000

629

IC2

LM 305

SCR1

G.E. C106D

D1

ED1 7639 35KV

D2

ED1 7639 35KV

D3

ED1 7639 35KV

D4

ED1 7639 35KV

D5

ED1 7639 35KV

D6

ED1 7639 35KV

D7

ED1 7639 35KV

D8

ED1 7639 35KV

D9

ED1 7639 35KV

D10

ED1 7639 35KV

D11

75 AMP IAV

ZD1

B27 96 C6V2 105W

ZD2

6.2V 10 WATT

8. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás aktív alkatrészei

Jel

Típus

RL1

12V DC RELAY

RL2

6V DC RELAY

FC1

FERRIT "EI" VASMAG

L1

5 H

PS1

5A DC AT 28 VOLT

9. táblázat. A 26. ábrán látható kapcsolás egyéb alkatrészei

Az eredeti angol nyelvű szabadalmat itt nézheted meg, de mivel ott a 20. oldal hiányzik, ezért azt itt olvashatod el. (Bár ezen utóbbi forrásnál meg az ábrák hiányoznak.)

630

Megjegyzések: 1. Ebben a szabadalomban az első kapcsolási rajz (lásd 1. ábra) egy kis mértékben eltér Horváth korábbi szabadalmától. A kitöltési tényező itt nem 0,6 %, hanem 1 %, ennek megfelelően a C2 (és a C6) kondenzátor értéke egy kicsit módosult (lásd a 2. táblázatot itt és itt), valamint a TR2 transzformátor nem lefelé, hanem felfelé transzformálja a 300 V-os feszültséget.

2. Az előző szabadalomban nem voltak megadva a TR2 transzformátor vasmagjának az adatai, itt viszont már rendelkezünk egy adattal: a négyzet keresztmetszetű vasmag felülete 484 mm2, ebből következően az oldalak hossza 22 mm. Az előző oldalon az áramokból azt számoltuk ki, hogy az oldalak hossza kb. 30 mm, ami közeli értéknek bizonyult, ezzel is megerősítve a számításaink helyességét. A becsült 200 mm-es vasmag magasság is közeli értéknek bizonyult, hiszen ebben a szabadalomban már megadja Horváth az elektrolizáló cella magasságát is (203 mm) és az átmérőjét is (szintén 203 mm).

3. Horváth hozzánk hasonlóan (lásd itt) szintén találkozott azokkal a bizonyos negatív irányú tűimpulzusokkal, ezért alkalmazta a vezérlő eszközt (300) (lásd a 11. ábrát), bár Horváth ezt az elektrolizáló visszaható elektromágneses energiájának nevezte. Ezért volt fontos, hogy a frekvencia 166 Hz alatt maradjon, hiszen a magasabb frekvenciákon a pulzáló impulzus hossza és a negatív irányú tűimpulzus hossza elkezdene egymáshoz közeledni, ez pedig azt eredményezné, hogy a pulzáló áram helyett váltakozó áramot kapnánk.

631

Buborékoztató

A buborékoztató egy egyszerű készülék, mely a vízbe vezetett buborékok segítségével a vizet vízpárává alakítja, amit aztán a motorba vezetünk. Ezt úgy tehetjük meg, hogy a levegőt a vízen keresztül fuvatjuk vagy szívatjuk. A szívás jobban működik, mivel így alacsony nyomás keletkezik a víz felszínén, ami megkönnyíti annak párásítását. Alacsony nyomású szívóhatást valamilyen kis pumpával érhetünk el. Még egyszerűbb megoldásként a motor szívócsonkjára vezethetjük a buborékoztató kimenetét, így a hengerekben keletkező vákuum idézi elő a szívóhatást.

1. ábra. Buborékoztató A buborékoztató célja vízpára hozzáadása a levegő/hidrogén keverékhez, ezáltal a hidrogén lassabban és alacsonyabb hőmérsékleten ég el, a vízpára térfogata pedig az égés folyamán felmelegszik és kitágul. Ez nagyobb teljesítményt biztosít kevesebb üzemanyag esetén. A buborékoztató rendszer 10-15%-os üzemanyag-megtakarítást eredményez (ez benzinüzemű motorokra is igaz). A hidrogéngázok túl gyorsan és túl magas hőmérsékleten égnek el, a buborékoztató hozzáadásával viszont ezt a folyamatot lelassíthatjuk és az égés hőmérsékletét lecsökkenthetjük. Mint a hidrogénmotorok tárgyalásánál már említettük, a hidrogén hajlamos az idő előtti begyulladásra, ami viszont az üzemanyagellátó rendszer begyulladását is eredményezheti. Ennek

632

megakadályozására is kiválóan alkalmas a buborékoztató, mivel az az elektrolizáló és a belsőégésű motor közötti elhelyezése révén megakadályozza a lángok továbbterjedését. Amennyiben az elektrolízis során valamilyen elektrolitot használunk, az a hidrogéngázokkal elkeveredve bejuthat a hengerekbe, ezzel viszont azok időelőtti rozsdásodását okozhatja. Ennek megakadályozására is kiválóan alkalmas a buborékoztató, mivel az elektrolízis során keletkezett gázok a buborékoztató vizén keresztüláramolva átmosódnak. A buborékoztató vizét melegíthetjük, sőt fel is forralhatjuk. Ezt úgy érhetjük el, hogy a buborékoztatót a kipufogócsonk fölött helyezzük el vagy a kippufogó kimenetéről vezetjük be a kipufogógázokat a buborékoztatóba. Ezáltal egy pozitív nyomást is létrehozunk a bemeneti oldalon. Ne felejtsük el, hogy a hidrogén égésterméke forró vízpára.

A buborékoztató gyakorlati kialakítása A buborékoztatót egy egyszerű vízszűrőből is kialakíthatjuk. Ebben az esetben a szűrő eredeti vízbemenete lesz a vízpára kimenete, az eredeti vízkimenet pedig a levegő bemente. A levegőbemenet egy levegőcsőre csatlakozik, aminek az alján egy légterelő tálca van elhelyezve. A vízpára mennyiségének növelésére több buborékoztatót is sorba köthetünk.

2. ábra. Több buborékoztató sorba kötve

633

A szűrőből kialakított buborékoztatóra egy lyukat is kell fúrni a vízbemenetnek, mivel a vízszintet is ajánlott állandó értéken tartani. Az igényesebb buborékoztatókat vízszintjelzővel és vízpumpával is elláthatjuk. Közönséges csapvizet használhatunk, nincs szükségünk desztillált vízre. A cél az, hogy kisebb buborékokat kapjunk. Ezt a szívóhatás csökkentésével érhetjük el, például egy szűkítővel a szívócsonk és a buborékoztató között. Persze nagyobb buborékokat is létrehozhatunk aztán azokat "feldarabolhatjuk", de ez bonyolultabb. Az is jó lenne, ha a levegőt nem egy vastagabb csövön keresztül vezetnénk be a vízbe, hanem kisebb átmérőjű csövek segítségével, vagy a nagyobb átmérőjű cső bemenetét lezárva arra kisebb lyukakat fúrva. Ajánlott a vezérlőszelep használata is, mivel a motorban akkora a szívóhatás, hogy az néhány perc alatt kiszívná a buborékoztatóban lévő összes vizet. Valamilyen szűrőt is tehetünk a buborékoztató felső részére, hogy a beáramló levegő ne fröcskölje a vizet. Erre a célra megfelel valamilyen régi szivacs vagy az akváriumokban alkalmazott műanyag szűrőanyag. Mivel a belsőégésű motorok a hőmérséklet különbségek alapján működnek, s minél nagyobb ez a különbség, annál jobb, ezért jó, ha lehűtjük a vízpárát, mielőtt az a motor égésterébe kerül. Ezt például hűtőradiátorok használatával érhetjük el. Ha a motor túl forró még szegény keverék és buborékoztató használata esetén is, akkor nagyobb hűtőbordát és kiegészítő ventillátort is használhatunk. Ez attól függ, hogy milyen klímájú helyen élsz. Korróziógátlás

A korrózió problémája sokkal erőteljesebben jelentkezik a hidrogénmotoroknál, mint a benzinmotoroknál. Ennek a megoldásáról olvashatsz ezen az oldalon.

A benzin olyan adalékanyagokat tartalmaz, ami lassítja az égést valamint keni a motort és a kipufogórendszert. A hidrogéngázban nincsenek ilyen adalékanyagok. Amikor elégetjük a hidrogént, vizet kapunk, forró vízpárát, ami a rendszer rozsdásodásához vezet.

634

A legelső dolog, ami elrozsdásodik, az a kipufogórendszer és benne a hangtompító, a következők a szelepek majd végül a hengerfej következik a dugattyúval és a dugattyúgyűrűkkel. Ennek megakadályozására a rendszerben kisebb változtatásokat kell végrehajtanunk. Azokat az alkatrészeket, melyek rozsdásodásnak vannak kitéve, le kell cserélnünk rozsdamentes acélból készültre vagy kerámiával kell azokat bevonnunk. Az egyszerűbb megoldás az alkatrészek lecserélése rozsdamentes acélból készültekre.

Rozsdamentes acél A kipufogórendszert nem nehéz rozsdamentes acélcsőből elkészíteni, a szén-monoxid szűrő pedig feleslegessé válik, hiszen a hidrogén égésterméke környezetbarát víz és oxigén. (Megfelelő L/H arány mellett az NOx termelés elhanyagolható.) A szelepeket sem nehéz rozsdamentes acélból készültre lecserélni. A gondot a hengerfej, a dugattyú és a dugattyúgyűrű lecserélése jelenthetné, de ezek az alkatrészek önmaguktól megtisztulnak. Ez azonban csak akkor igaz, ha az autódat naponta használod! Ha hosszabb ideig (pár napig) áll az autód, ezek az alkatrészek beragadnak, s akkor bizony az egész motort ki kell cserélned. Ha tudod, hogy nem fogod használni az autódat több mint egy napig, akkor csak hagyd a gázrendszert bekötve és csepegtessél a porlasztóba egy kis olajat, majd járasd néhány percig a motort. Ez biztosítja azt a szükséges kenőanyagot, ami befedi a rozsdásodásra hajlamos felületeket. A két leggyakrabban használt rozsdamentes acélfajta a 304-es és a 316-os acél. Érdekességképpen megtekintheted az összetételüket is. 304-es

316-os

Szén

0.08% max.

0.08% max.

Magnézium

2.00% max.

2.00% max.

Foszfor

0.045% max.

0.045% max.

Kén

0.030% max.

0.030% max.

Szilícium

1.00% max.

1.00% max.

Króm

18.00-20.00%

16.00-18.00%

Nikkel

8.00-10.50%

10.00-14.00%

635

Molibdén

-

2.00-3.00%

Egyik acélfajta sem mágneses és egyik sem keményedik meg a hő hatására. A 304-es acél viszont kevésbé ellenálló a rozsdásodással szemben a 316-os acéllal összehasonlítva, de olcsóbban hozzájuthatsz. (Bár most nem az elektrolizálóról van szó, de mivel a 316-os acél a különböző kémiai anyagoknak jobban ellenáll, ezért mindenképpen ezt ajánlom az elektrolizáló elektródáinak, ha azokat rozsdamentes acélból kívánod megépíteni.) A rozsdamentes acélok adatait innét vettem.

Kerámia Ha nem akarod lecserélni a rozsdásodásnak kitett alkatrészeket, akkor azok vízzel érintkező felületét kerámiával kell bevonnod. Carl Cella a vízautójánál (erről az autóról majd később még szó lesz) "heanium" spray-t használt. A heanium alumínium-oxidot, titánium-oxidot vagy cirkóniumoxidot tartalmaz, attól függően, hogy mi ellen szeretnénk elsősorban védeni a bevont felületet: hő, korrózió és/vagy kopás ellen. Az Interneten különböző helyeken láttam, hogy cégek ipari szinten foglalkoznak kerámia bevonással, de ezek mind külföldön voltak, magyar céget nem találtam. Amennyiben bármit tudsz a termálspray magyarországi elérhetőségéről, akkor arra szeretnélek kérni, hogy az mondd el nekem. Levélben érdeklődtem a Heany Indrustries Inc.-nél, hogy forgalmaznak-e közönséges flakonban heanium spray-t, de nem jött válasz a levelemre. Valószínűleg csak nagy tételben, ipari célokra árusítanak heaniumot.

Vferi és Laci Multi-Fuel Processzoros kísérletei

Vferi és Laci elhatározták, hogy megépítik a Multi-Fuel processzort (MFP). Hogy mi is az az MFP, arról itt olvashatsz magyarul. Mivel az egyes kísérletekhez szükséges berendezések összerakása és átalakítása időt vesz igényben, ezért azok különböző időpontokban lettek elvégezve.

636

A kérdések A kísérletek elsődleges célja annak megállapítása volt, hogy valóban olyan jó hatásfokú-e a rendszer, mint azt Naudin kísérletei mutatták. Mikor erről leveleztünk Vferivel, a következőket írta: "Ami engem egy kicsit zavar a Naudin leírásban, az a buborékoztatós benzin-víz keverés. Ha összeöntök egy edénybe vizet meg benzint, akkor ugye a benzin a víz tetején jól elkülönülve helyezkedik el. Ha bevezetem alulra a füstgázt, ami átbuborékol a vízen, majd fölötte a benzinen, mi biztosítja, hogy a tartályból kiáramló gőz pont a tartályban levő folyadékok térfogatának arányában fogja tartalmazni az egyes összetevőket? Tehát ha a tartályba két rész vizet és egy rész benzint töltök, a kiáramló gőz 2:1 arányban fog vizet és benzint tartalmazni? Ezt először egy 2 literes uborkásüvegbe töltött víz-benzin keveréken átbuborékoltatott füstgázzal, különböző víz, benzin térfogataránynál ellenőrizni kell, mert ez képezi annak a kijelentésnek az alapját, hogy a motor 25% benzinnel és 75% vízzel megy. Mert ha ugyan beleöntjük a tartályba látványosan a vizet is meg a benzint is, de a kiáramló gőzök főként benzint tartalmaznak, míg a víz a tartályban marad, akkor megsüthetjük a "találmányunkat" . Nem tudom hogy a mágnesesség játszik-e szerepet a berendezésben, mert ha az a cél, hogy a belső vasrúd mágnesessé váljon, akkor az nem lehet lágyvas, mert az alapjában véve lágy mágneses, tehát a mágneses tér megszűntét követően nem marad mágneses. Az acél felmágnesezhető, de csak gyengécske mágnes lesz, és ha felmelegítik, eléri a Curie pontot és vége még annak a kevés mágnesességének is. Nem beszélve arról, hogy ha a külső cső vas, akkor hiába forgatom akármilyen irányba, a belsejében nemigen lesz mágneses tér. Szóval vannak némi kételyeim nekem is. Laci összeszedi a papírjait, összeülünk, megbeszéljük, elkészítjük, vagy elkészítem és közösen kipróbáljuk."

Az előkészületek Vferi a következőket írta az előkészületekről:

637

"Több mindent beszereztem és elkészítettem az MFP-hez, küldök is egy fotót, ahol kirakva láthatóak a szerkezet központi részének alkatrészei, az összekapcsolásuk egy lehetséges variációjának megfelelően."

1. ábra. Az MFP alkatrészei

"Maga az MFP tehát összeáll, ami további megfontolás tárgya, az a motorhoz való kapcsolódás és a buborékoztató. A motort ugyanis először el kell indítani valahogy, amíg az MFP hideg, és a buborékoztató sem ad gőzt. Erre az az elképzelésem, hogy az MFP kivezető csövét egy olyan T elágazáshoz vezetem, aminek a másik ágára az eredeti karburátor kimenete csatlakozik. Így amíg nem indul be az MFP, addig a hagyományos karburátor dolgozhat és az áttérés egyikről a másikra folyamatosan lehetséges, azaz ha a csapokat nem állítom be rögtön a helyes értékre, akkor még nem fullad le a motor. A jó beállítás a fordulatszám emelkedéséről hallható, ekkor kikapcsolom a porlasztón a mágnes-szelepet és máris teljes egészében az MFP adja a gázt. A másik oldal a buborékoztató, ahol komoly fenntartásaim vannak azzal, hogy a beleöntött benzin és víz a térfogatuk arányában lesz-e jelen a kiáramló párában. Ezzel kapcsolatban a víz és benzin külön-külön beállítható mennyiségű bejuttatása lehetne a megoldás. A mostani variáció szerint a víz-benzin arány megállapításához 4-literes uborkásüvegből készült buborékoztatót használunk, ahol az üveg oldalán leolvasható lesz várhatólag - mert a víztől a benzin 638

jól elkülönülve fent helyezkedik el - a benzin és a víz szintje. Adott üzemidő után ezeket az értékeket feljegyezzük."

A kísérletek 1. Kísérlet "Azt a célt tűztük ki magunk elé, hogy beüzemeljük a motort az MFP-vel, és tapasztalatokat szerzünk annak működéséről. A neten megjelent MFP-t készítettük el Lacival. Ezt kiegészítettem egy T elágazással, aminek egyik ágán a régi porlasztó, másik ágán az MFP volt, hogy a motort hagyományosan lehessen indítani és az MFP bemelegedése után a porlasztót lezárva áttérni MFP üzemre. Az MFP-re a dokumentációnak megfelelően 4 golyóscsap lett beépítve, amiknek a beállításait ki kellett tapasztalni."

2. ábra. Az összeszerelt MFP

639

"A motort simán indítottuk a porlasztóval és 20 perc bemelegítés után, mikor az MFP már forró volt, próbáltuk a csapokat állítgatva éleszteni az MFP-t. Ez nem volt egyszerű, mert túl sok volt az ismeretlen. Általában ha valamit állítottunk, a motor azonnal lefulladt. Ekkor tiszta benzint tettünk a buborékoztatóba, miközben felvettük a védőszemüvegeinket. Miután kiértékeltük a szerzett tapasztalatokat, megpróbáltunk nagyon óvatosan nyúlni a csapokhoz a megbeszélt szisztéma szerint. Azt a csapot, amelyik a motor beszívó torka előtt van közvetlenül és külső levegő beeresztésére való, nem nyitottuk ki. "

3. ábra. A buborékoztató

640

"A buborékoztató előtt levő csapot, ami az MFP-ből kilépő füstgázt ki tudja engedni a szabadba, teljesen kinyitottuk, mert ha a motor benyomja a füstgázt a buborékoztatóba és onnan az MFP-n keresztül a motorba, hiába nyitjuk ki azt a csapot amelyik a buborékoztató oldalán az MFP-be vezetné a külső levegőt, mivel itt nyomás van, a levegő nem tud bejutni, csak a buborékoztatóban keletkezett benzingőzzel kevert füstgáz áramlik ki a szabadba. A motor is ezt szívja be, és mivel ez nem tartalmaz oxigént, lefullad."

4. ábra. A buborékoztató előtt levő csapok

"Ezután óvatosan nyitottuk a buborékoztató kilépő oldalán levő csapot, ekkor a motor fordulatszáma nőtt. Az MFP belépő oldalán a külső levegőt beeresztő csap óvatos nyitásával további fordulatszám növekedést értünk el. Ekkor lekapcsoltuk a porlasztó mágnes-szelepét, és minden ment tovább. Később a kezemmel befogtam a porlasztó légbeszívó nyílását és a motor fulladni kezdett. Több külső levegővel beállt egy egyensúly, amikor a porlasztó oldaláról már se levegő, sem üzemanyag nem áramlott a motorba.

641

Kipróbáltunk még egy benzin-víz-metanol keveréket is amit Laci hozott. Azzal is működött, magas fordulatszámot produkálva legalább 15 percen keresztül. Tovább is ment volna, de mivel az idő későre járt, és több dolgot a jelenlegi összeállításban nem tudtunk kipróbálni, összecsomagoltunk."

2. kísérlet "Két lényeges változtatást végeztünk a korábbi verzióhoz képest, de egyik sem vált be. 

A korábbi változatnál a buborékoztató tartály egy 4 literes uborkás üveg volt, ami a 3. ábrán is látható. Az új változatra egy levágott nyakú Camparis üveg lett felszerelve. Az uborkás átmérője kb. 20 cm, a Camparisé kb. 7 cm, így kevesebb folyadékkal is működik és a folyadék mennyiségének változása jól értékelhető folyadék szint változást eredményez. Az ötlet azonban nem jött be. Úgy tűnik, fontos paraméter a buborékoztatóban a folyadék felülete, ahol a párolgás történik. Ha ezt jelentősen lecsökkentjük, nem termel a motor működéséhez elég gázt.



A másik változtatás az volt, hogy nem füstgázt, hanem a szabadból beáramló levegőt használtunk a buborékoztató bemenetén, mert ebben van szabad oxigén. Ez a füstgázzal ellentétben hideg volt, és nem melegítette fel a buborékoztatóban a folyadékot. A levegő hőmérséklete kb. 5 - 7 °C lehetett.

Ezzel a két módosítással elértük, hogy a motor egyáltalán nem volt hajlandó működni az MFP-vel. Karburátorral indítottunk, de amikor elkezdtük lezárni, hiába állítgattuk a csapokat a korábbi tapasztalatainknak megfelelően bárhová, mindig leállt. Ekkor kiértékeltük a jelenséget, és egy órás munkával ismét bevezettük a füstgázt a buborékoztatóba. Ezzel a módszerrel elértük hogy a motor hajlandó volt - de szörnyen akadozva és a lefulladás határán - járni. Közben a Camparis üveg pereme is eltört és a kísérleteket aznapra befejeztük."

Kiértékelés

642

"Kiértékeltük az eredményeket és meghatároztuk a továbblépés módját. A következő paraméterek látszanak fontosnak: 

a buborékoztatóban a folyadék felülete



a buborékoztatóba bevezetett gáz hőmérséklete



a buborékoztatóban levő folyadék hőmérséklete

Van egy 5 literes fémkannám, ebből lesz a buborékoztató, ezt beszerelem a Lacitól kapott 10 literesbe. A két kanna fala közé vizet töltünk, amit tetszőlegesen tudunk melegíteni vagy hűteni. Ezzel megnöveltük a felszínt, beállíthatóvá tettük a hőmérsékletet, de mivel a kannák falain nem látunk át, nem tudjuk hol áll a folyadékszint. Ezért a buborékoztató aljára egy leeresztő csapot építek be és adott idejű használat után leeresztjük és megmérjük a folyadék térfogatát. Laci hozott egy remek kis mérőhengert, ezzel precízen tudunk mérni. Mivel a benzin a víz tetején helyezkedik el és a színük is különböző, nagyon jól látható a két folyadék térfogata."

5. ábra. A mérőhenger feltöltése (alul a víz, felette pedig a benzin)

643

3. kísérlet Laci egy műanyag 10 literes kannát készített elő buborékoztatónak. Két lyukat fúrt rá és vágott mindegyikhez egy-egy csatlakozó csövet. Ezt mutatja a következő ábra.

6. ábra. A buborékoztató

Ezzel a megoldással sikerült kiküszöbölni a motor rázásából fakadó problémákat és a víz-benzin keverék levegővel érintkező felületét is sikerült megnövelni.

644

7. ábra. A buborékoztató a motorhoz csatlakoztatva

A motor indítása kicsit nehézkesen sikerült, mivel az egyik henger gyertyája nem adott szikrát. Miután ez a hiba ki lett javítva, kezdődhetett a kísérlet. A kísérlethez fél liter benzint és fél liter vizet használtunk. Arra voltunk kíváncsiak, hogy milyen arányban használja fel a motor ezt a keveréket. Arra nem fordítottunk gondot, hogy a vizet és a benzint összekeverjük, mivel ezt megtette helyettünk a bevezetett füstgáz. A motor 37 percig járt, bár nem megállás nélkül, mivel a csapok állítgatása közben néha lefulladt. Érdemes megjegyezni, hogy az újraindítások során se kellett a porlasztót használni, hanem a buborékoztatóból jövő üzemanyaggal indult a motor, vagyis a tiszta benzin csak addig szükséges, amíg a motor nem melegszik be. A 37.-ik percnél a motor lefulladt, mivel nem kapott elegendő üzemanyagot. Ekkor kiöntöttük egy mérőhengerbe és egy uborkás üvegbe a maradék keveréket.

645

8. ábra. A mérőhengerben és az uborkásüvegben a buborékoztatóban maradt víz-benzin keverék látható

Mint a 8. ábrán is látszik, a víz és a benzin tökéletesen elkeveredett, azt a szürkés színt pedig a füstgáz okozta. Ahhoz, hogy meg tudjuk határozni, mennyi benzin és víz fogyott a keverékből, várni kellett, amíg azok különválnak. A kísérlet után két órával ez a különválás még nem volt nagyon szembeötlő, bár a mérőhenger tetején már elkezdett a benzin különválni. Ezt mutatja a következő ábra.

646

9. ábra. A mérőhenger tetején két óra múlva már kezdett a benzin megjelenni

A pontos adatokhoz várni kellett pár napot. Vferi négy nappal a kísérlet elvégzése után a következőket írta: "Lemértem a mérőhengerben és az üvegben maradt anyagok térfogatát. 

Benzin: 118 cm3



Víz: 463 cm3

Készítettem egy fényképet is a mérőhengerről és az üvegről, ahol jól látható a különvált trutymó. Legfelül helyezkedett el a benzin, utána a barnás hab és legalul a víz. Miután leszívtam a tetejéről a benzint, kíváncsi voltam hogy a benzin és a víz közötti réteget alkotó barnás hab tartalmaz-e benzint vagy sem. Megpróbáltam meggyújtani, de eloltotta a gyufát.

647

A legközelebbi kísérletkor célszerűnek látszik a kipufogó gáz helyett előmelegített levegőt bevezetni a buborékoztatóba, hogy ezt a koszos habot elkerüljük. Ellenkező esetben a buborékoztatót folyamatosan takarítani kellene néhány üzemóránként."

10. ábra. A különvált víz és benzin

Még egy adat: a motor fordulatszáma 1800 és 2400 / perc között váltakozott a csapok beállításának függvényében.

Kiértékelés A fenti adatokból látszik, hogy a maradék keverék össz térfogata 118 + 463 = 581 cm3 volt, tehát 1000 - 581 = 419 cm3 keveréket fogyasztott az MFP 37 perc alatt. Az 500 cm3 benzinből 118 cm3

648

maradt, tehát a benzinfogyasztás 500 - 118 = 382 cm3 volt. Ez százalékosan kifejezve: 382 * 100 / 500 = 76,4 %, amiből következik, hogy a vízfogyasztás 23,6 % volt. Ez nem az az arány, amit vártunk, mivel a fogyasztás nem automatikusan a keverékben lévő anyagok arányában történt, ami attól is lehetett, hogy a benzin könnyebb a víznél, s így könnyebben bejutott az égéstérbe. Ha ez az oka a több benzinfogyasztásnak, akkor a későbbiekben azt is meg kell tudni oldani, hogy ne lentről felfelé jusson a keverék a hengerekbe, hanem fentről lefelé. De így is sikerült megtakarítani 23,6 % benzint. A következő kísérletekben az egyik legfontosabb cél ennek az aránynak a javítása lesz.

649

A víz és a mágnesesség

Az itt következő sorokban Mike Johnston mondja el azt, hogy az általa

elvégzett

kísérletekben

milyen

hatással

vol

a

vízbontás

hatásfokára az állandó mágnes.

A mágneses vezetőn keresztülhaladó elektromos töltés több összetevőből áll: 

magából az áramból, melyet az áramerősséggel - azaz a másodpercenként átáramló elektronok számával - és a feszültséggel - azaz az elektronokat mozgásba hozó erővel jellemezzük és



a vezető körül kialakuló elektromágneses mezőből.

A "Balkéz Szabály"-t alkalmazva a vezetőben folyó áram irányának ismeretében meghatározhatjuk a vezető körül kialakuló mágneses mező irányát. Az áram ebben az esetben az áramforrás negatív sarkától, azaz a szabad elektronok forrásától halad a pozitív kapocs felé, ahol szabad elektron hiány van.

1. ábra. A vezetőben folyó elektronok és az általuk létrehozott elektromágneses mező iránya

650

Az állandó mágnes körül kialakuló mágneses mezőnek adott polaritása van, ahol a mágneses mező (vagy mágneses áram) az északi pólus felől folyik a déli pólus felé. Ebben az esetben az elektromos mezőt úgy képzelhetjük el, hogy az a mágneses mező körül forog. Ismételten a "Balkéz Szabály"-t alkalmazzuk - bár most egy kicsit más módon. Olyan ez, mintha ugyanannak az érmének a másik oldalát néznénk.

2. ábra. Az elektromos és a mágneses mező iránya az állandó mágnes körül

3. ábra. Az elektromos és mágneses erővonalak iránya az állandó mágnes és a vezető esetében

Amint haladtam előre a kutatásaimban és láttam, hogy az elektrolizáló cella különböző komponenseit milyen könnyen lehet variálni a belső ellenállás csökkentése érdekében és milyen könnyen lehet a hatásfokot növelni, egy új ötlet kezdett formálódni a fejemben. Rájöttem, hogy lehet olyan vízbontót építeni, amely nem csak felveszi a feszültségforrás feszültségét, hanem azt meg is tudja növelni! Ez automatikusan növeli a hidrogénfejlesztés hatásfokát is. 651

Korábban már megerősítettem azt a tényt, hogy egy kis feszültségkülönbséget már egyszerűen a két lemez méretei közötti különbség révén is létre lehet hozni "közönséges" elektrolizáló cellákban is ahol az elektródák ugyanabból a fémből vannak. Ezáltal megváltoztatjuk a közöttük lévő vezetőképességet. A másik lehetséges módja a feszültségkülönbség létrehozásának az, hogy a két elektróda közötti elektrolit oldatot külső erő segítségével megforgatjuk. Ebből kiindulva egy olyan módszert kerestem, ami külső munkavégzés nélkül hoz létre feszültségkülönbséget a cellák között. Végül is az állandó mágneseknél kötöttem ki, elsősorban azért, mert azok valóban állandóak: nem kell őket "újra tölteni", sosem "száradnak ki". De fel lehet-e valamilyen értelmes módon használni az állandó mágneseket a céljainkra? Ennek meghatározására elvégeztem egy sor kísérletet.

1. kísérlet Ebben a kísérletben egy gondosan kimosott kör alakú, 12 ounce (0,3549 literes) üvegpoharat használtam vízbontó tartályként(1). Ezt az edényt feltöltöttem 75 %-ban vízzel, 25 %-ban pedig NaOH-val, ez alkotta az elektrolit oldatot(2). Ezután beletettem egymással szembe két rozsdamentes acélból készített elektródát(3). Hozzákapcsoltam egy multimétert és 2 V-os DC méréshatárra állítottam, majd rákapcsoltam a 12 V-os DC akkutöltőmet. Ezt követően vettem két kerámia mágnest, melyek méretei 2 1/2" x 1 1/2" x 1/2" (63.5 mm x 38.1 mm x 12.7 mm) voltak és azokat a cella két oldalához helyeztem kívülről, az elektródák mellé(4). A pólusokat a következő ábra szerint állítottam be:

4. ábra. Az 1. kísérlet

652

Miután bekapcsoltam a tápfeszültséget, a multiméter által mutatott érték egy kicsit magasabb volt, mint a mágnesek nélkül. Hogy ez attól volt-e, hogy a cellát éppen csak bekapcsoltam, vagy a mágnesek miatt, ekkor még nem volt világos. De ennek az írásnak a lényege az, hogy értelmezzük az állandó mágnes vízre és különösen az elektrolízis hatásfokára kifejtett különböző hatásait. Az elektromos összetevők viselkedését ezért itt csak a legrövidebben érintjük. Vettem az időt és a fáradságot, hogy lemérjem az elektrolizálás hatásfokát mágnesekkel és anélkül, közvetlenül a tápfeszültség bekapcsolásakor és utána és különbséget véltem felfedezni a cellákon mért feszültségesés értékében, mikor a mágnesek jelen voltak, illetve mikor elvettem őket. Ebből azt a következtetést vontam le, hogy a cellákon kívül elhelyezett állandó mágnesek valóban hatással voltak a cella hatásfokára.

2. Kísérlet Ez a kísérlet az 1. Kísérlet kis módosításaként indult, de végül egy egész sor új lehetőséget tárt fel. Azon gondolkoztam, hogy ha a mágneseket magába a cellába helyezzük, közvetlenül a az elektródák mellé, akkor valószínűleg az 1. Kísérlethez képest jobb eredményt érhetnék el. Ugyanazt a tartályt és elektródákat használtam, mint korábban. Mielőtt beletettem volna a mágneseket a cellába, elvégeztem velük néhány egyszerű kísérletet. Először is azt akartam megtudni, hogy vezetik-e az áramot, hogy így elkerüljem a cellák közötti rövidzár lehetőségét. Azt tapasztaltam, hogy a mágnesek nem vezették az áramot, tehát nem vezető anyagból készültek.

653

5. ábra. A 2. Kísérlet

Ezután biztos akartam lenni, hogy a mágnesekre nem fog hatással lenni az elektrolit, ezért a mágneseket a megelőző éjjelen már belehelyeztem az elektrolit oldatba. Másnap reggel nem vettem észre semmilyen lemorzsolódott mágnes darabot az oldatban, amiből azt a következtetést vontam le, hogy a mágnes nem csak hogy nem vezeti az áramot, de az elektrolit oldat se károsítja azt. Ehhez a kísérlethez már nagyobb térfogatú edényt használtam, mivel fizikailag több helyre volt szükség a celláknak és a mágneseknek. Kivágtam két darab rozsdamentes acéllemezt (ezúttal több volt a vastartalmuk), melyek mérete 6" x 4" x 3/16" (152,4 mm x 101,6 mm x 4,762 mm) volt és elhelyeztem a mágneseket közöttük. Négy mágnest használtam, mindegyiket az elektródák között, azok sarkainak a közelében helyeztem el. Az a tény, hogy a rozsdamentes acéllemezek több vasat tartalmaztak, lehetővé tette, hogy mikor elhelyeztem a mágneseket, azok nem mozdultak el. Mivel a kísérlet célja a mágneses hatások megfigyelése volt, ezért nem foglalkoztam különösen az elektrokémiai reakciókkal, vagyis azzal, hogy a lemezek oxidálódtak. Elég helyet hagytam a mágnesek és az elektródák felső része között, hogy a mágnesek teljesen alámerülhessenek az oldatban, de az elektródák még eléggé kiálljanak belőle, így a csatlakozó vezetékek nem érintkeztek az elektrolit oldattal.

654

Miután összeállítottam mindent úgy, ahogy elterveztem, ismét lemértem a feszültséget és az előző kísérletben elvégzett mérésekhez hasonló értékeket kaptam. Ezt követően lemértem a feszültségforrást terheletlenül. A 12 V névleges feszültség helyett 13,65 V-ot mértem. Mikor a cellán mértem a feszültséget - ekkor nem folyt áram a lemezek között - 14,1 V-ot kaptam. Miután elvégeztem ezeket a méréseket, eltávolítottam a multimétert az áramkörből és a cellákat ismét a feszültségforráshoz kapcsoltam. Bekapcsoltam a tápegységet és azonnal beindult az elektrolízis. Jelentős mennyiségű gáz fejlődött mind a két elektróda mentén, miközben (ahogy várható is volt) a katód mentén körülbelül kétszer annyi gáz volt megfigyelhető, mint az anódnál. A cellák közötti ellenállás elég alacsony volt ahhoz, hogy állandóan kiverje a tápegység biztosítékát, ami megnehezítette a méréseket. Ezért a kísérleti cellával sorba kötöttem több "normális" cellát, ezáltal növelve a teljes áramkör ellenállását. Ez ugyanakkor lehetetlenné tette az elektromos hatásfok pontos mérését, így csak a szemeimre hagyatkoztam.

6. ábra.

Az első dolog, amit észrevettem az volt, hogy a víz/elektrolit oldat másként kezdett el cirkulálni, mint ahogy az korábban megfigyelhető volt. Helyesebben mondva korábban egyáltalán nem vettem észre, hogy a víz cirkulálna. Ez a cirkuláció nem magyarázható az ionok/gázok mozgásával. Ebben az esetben az oldat egy jelentős része látszólag "beszívódott" a két elektróda közé a cellák aljától a felső feléig, ahol a buborékok között lépett ki az oldat is. Ez az áramlás ahhoz volt

655

hasonlatos, mint amit az akváriumok pumpája idéz elő. Elég nagy mennyiségű víz jött mozgásba és ez addig folytatódott, amig a cella be volt kapcsolva. Ugyanakkor ez nem csökkentette a fejlődő gázok mennyiségét! A vízbontó ilyetén kialakítása kulcsfontosságú volt ahhoz, hogy észrevehessem ezt a jelenséget és hogy el tudjam választani a felfelé áramló buborékok mozgásától. Ekkor merült fel bennem először, hogy a vízmolekulák vagy az ionok, esetleg mind a kettő mozgásba hozható, amik a mágneses vagy elektromos erővonalak mentén áramolnak, ezáltal kombinálva az állandó mágnes és az elektródák körüli elektromágnesek erővonalait. Ezt a jelenséget Mágneses-Hidrodinamikus jelenségnek nevezzük. Ezt elég érdekesnek találtam. Ekkor gondolkoztam el először azon, hogyan hatnak egymásra a mágneses és elektromos erőterek, valamint a vízmolekulák és az ionok. Eddig szigorúan csak a cellák fizikai aspektusával, azok ellenállásának a csökkentésével, azaz a makroszkopikus működési szintekkel voltam elfoglalva, mint pl. az elektromos töltésekkel, az áramerősséggel, az elektródák méreteivel, az elektrolit oldat összetételével stb. Ez az új megfigyelés viszont egy teljesen új kutatási területet nyitott meg előttem.

3. Kísérlet A további kísérletekhez összeraktam egy másik vízbontót, ami csak egy kicsit különbözött az előző cellától. A tartály szintén egy kör alakú üveg edény (a), az elektródák (b) pedig vasat nem tartalmazó rozsdamentes acélból készültek, melyek mérete 4" x 1 1/2" x 1/16" (101.6 mm x 38.1 mm x 1.587 mm) volt. A cellák alsó része kb. 1 1/2" (38.1 mm-re) volt az edény aljától. Ezután feltöltöttem a tartályt 3/4 részig vízzel és hozzáadtam a 25 %-os NaOH-t, így hozva létre az elektrolit oldatot (c). Az oldat felszíne kb. 1 1/2" (38.1 mm-rel) volt az edény teteje alatt. A tartály külső feléhez, közvetlenül az elektródák mellé két kis kerámia mágnest (d) helyeztem, melyek mérete 2" x 1" x 1/2" (50.8 mm x 25.4 mm x 12.7 mm) volt. Ugyanezeket használtam az előző kísérletben is. A mágnesek polaritása a következő ábrán látható.

656

7. ábra.

Mikor bekapcsoltam a tápfeszültséget (12 V DC), az oldat az elektródák alatt elkezdett forogni. Ez a forgás tisztán látható volt szabad szemmel is. Az elektródák között folyó áram ekkor 3 A volt, a gáz pedig ennek az áramnak megfelelő mennyiségben termelődött. A víz az elektródák között és körül áramlott, bár elég haotikusan és ez a mozgás látszólag független volt az elektródák alatti víz forgásától. Ezután több elektrolitot adtam az oldathoz, míg az áramerősség el nem érte a 10 A-t. Azt figyeltem meg, hogy minél több áram folyt az elektródok között, 1. annál több gáz termelődött 2. annál gyorsabban forgott a víz az elektródák alatt Megpróbáltam szabad szemmel megfigyelni a vízbontóban kialakuló mezőket. Mindegyik elektróda körül kellett lennie egy-egy elektromágneses mezőnek (lásd a 8. ábrát) és a mágnesek körül is kialakul a mágneses mező. A mágnesek adott pólus szerinti elhelyezése révén várható volt egy egyesített mező kialakulása a vízbontó alsó részén. Bizonyos mértékig az elektródák mezeje is hatással van az állandó mágnesek egyesített mágneses mezejére. Ez az egyesített mező sokféleképpen módosítható, pl. az elektródák elhelyezkedésével, a különböző mezők erősségének változtatásával, vagy akár az elektromos töltések oldatba juttatási módjának a megválasztásával (egyenáram, váltóáram, lüktető áram stb.)

657

8. ábra. A vízbontóban kialakuló mezők

Hogy megbizonyosodjak arról, hogy valóban az állandó mágnesek hatására kezdett el forogni a víz a vízbontóban, először is elvettem onnét a mágneseket. Ekkor a víz forgása fokozatosan lassulni kezdett, majd kb. egy perc elteltével teljesen leállt. Ezután úgy helyeztem el a mágneseket, hogy az azonos pólusok egymás felé néztek, ekkor azonban nem volt megfigyelhető mozgás az oldatban. Ezt követően megfordítottam a mágnesek irányát, azaz most az északi pólus nézett a katód, a déli pólus pedig az anód felé. Ekkor elkezdett ismét forogni a víz, de most az ellenkező irányba. Végül visszafordítottam a mágneseket az eredeti állapotukba, aminek következtében a víz forgása először lelassult, majd miután megállt, elkezdett forogni az ellenkező irányba, míg el nem érte a maximális sebességet. Mindegyik esetben a víz forgása egy adott maximális sebességre gyorsult, majd ezt elérve ezt a sebességet tartotta mindaddig, míg az oldatban áramoltak az elektronok. Ez a maximális sebesség valószínűleg a következő tényezőktől függ: 1. az elektródák között folyó áram erősségétől 2. az állandó mágnes mezejének erősségétől Önkéntelenül felmerül a kérdés azzal a mechanizmussal kapcsolatban, ami létrehozza ezt a forgást az elektródák alatt. A vízbontóra kapcsolt elektromos energia kizárható ebből, hiszen az teljes mértékben (leszámítva a veszteségeket) a gázfejlődésre fordítódik és ez a gázfejlődés nem csökkent a forgómozgás létrejöttekor. Ez azt sugallja, hogy itt egy másodlagos energiaforrás lép működésbe, mely a rendszer adott kialakítása soráni kölcsönhatások hatására aktivizálódik. 658

A víz forgására a magyarázatot a vízmolekulák és ionok tulajdonságaiban találjuk meg.

9. ábra.

Az első dolog, amit megfigyelhetünk az az, hogy a folyadék a tartályban látszólag két, egymástól jól elkülönülő részre oszlik. Az egyik réteg az, ami körülveszi az elektródákat, illetve közvetlenül azok alatt található. A másik réteg ez alatt van és egészen a tartály aljáig ér. Ez úgy néz ki, mint amikor különválik az olaj a víztől. Egy erős fénysugár, ami fentről lefelé világítja meg a tartályt, jól kivehetővé teszi ezt az elkülönülést. Ez a szétválás azonban csak addig van jelen, amíg az elektronok áramlanak az elektródák között. Ezt a nyilvánvaló különválasztást az okozza, hogy a felső réteg a normális vízmolekulákat és az elektrolit ionjait tartalmazza. Az ionok azért húzódnak ebbe a felső rétegbe, mert azok elektromosan jobban töltöttek, mint a vízmolekulák, így erősebben vonzódnak az elektródák elektromos mezejéhez, mint a vízmolekulák. Az oldat nagyobb része vízmolekulákból áll, ezért az egyensúly érdekében a vízmolekulák lefelé süllyednek. A felső rétegben a könnyebb, elektromosan töltött ionok találhatók, melyek kevésbé sűrűek, mint az alattuk lévő vízmolekulák. Ez a kevésbé sűrű oldat az elektródákon folyó áramok okozta hőkibocsátás következtében még kevésbé sűrű lesz. Ez egy kis hőmérséklet különbséget is okoz a két réteg között. Az alsó rétegben koncentrálódó vízmolekulák dipólusos kötésűek, melyekre szintén hat az elektródák közötti elektromos mező, vagyis a vízmolekulák pozitív töltésű hidrogén oldala a cellák negatív töltése felé vonzódik, afelé fordul. 659

A felső rétegben lévő vízmolekulák ehhez hasonló módon polarizálódnak, azaz a negatív töltésű elektróda felé fordul a hidrogénes oldala, a pozitív töltésű elektróda felé pedig az oxigénes oldala. A vízmolekulák az ionréteg alatt az elektromos töltésnek megfelelő módon állnak be, de még hatással van rájuk az állandó mágnes mezeje is. Ez azért történhet meg, mivel a hidrogénnak nagy a mágneses nyomatéka, ami az egész molekulát a mágneses mező irányába forgatja. Ez egy normális, jól ledokumentált jelenség, melyről főként a mágneses rezonancia témakörénél találunk információkat. A mi esetünkben azonban a fő eltérés az, hogy - a fentebb már említett módon - az elektródák elektromos mezeje is hatást gyakorol a vízmolekulákra. Miután a vízmolekulák beálltak ezen két - elektromos és mágneses - tengely mentén, a normális, minden molekulára ható kinetikus energia, mely általában véletlenszerű mozgásban nyilvánul meg, itt egyesül és ennek eredményeként az összes molekula egyszerre, egy irányban mozdul el, ami a víz forgásában nyilvánul meg. Az ionréteg molekulái szintén befordulnak a mágneses mezőnek megfelelő módon és mivel a mezők egymással ellentétes irányúak, ezért azt az ellenkező irányba forgatják. Ha megnöveljük akár az elektromos, akár a mágneses mező nagyságát, akkor azt tapasztaljuk, hogy a cellák közötti vízforgás sebessége is megnövekszik. Azt kell gondolnunk, hogy az az energia, ami mozgásba hozza a vizet, magából a vízből származik, mint annak saját kinetikus energiája. Az elektromos és a mágneses mezők jelenléte nélkül ez a kinetikus energia az egyes molekulák véletlenszerű rezegtetésében nyilvánul meg. Tehát ezt az egyébként elérhetetlen energiát most már meg tudjuk csapolni, ami további energiát biztosít anélkül, hogy csökkentené a vízbontóba vezetett energiát. Miután meghatároztam az alsó vízréteg mozgásának legvalószínűbb mechanizmusát, azon kezdtem el gondolkozni, hogy az elektródák mágneses mezeje hogyan hat egymásra és az állandó mágnesek mezejére. Ha az állandó mágnesek mezeje összekapcsolódhat az egyik vagy mindkét elektróda mágneses mezejével, akkor ezáltal valószínűleg tovább csökkenthetjük az elektródákra kapcsolt feszültséget, hiszen a mágnesek révén ez az elektromos mező erősödik. Korábban már meghatároztam az elektródák körüli mágneses mező irányát és megértettem, hogy a "normális" vízbontókban, ahol az elektródák egymással szemben helyezkednek el és a táplálás felülről történik, az elektródák mágneses mezői egymással ellentétes irányúak. Ez még egy okkal több, miért lehet kisebb feszültséget kapcsolni az elektródákra. Azért, mert az anód árama "felfelé és kifelé" halad és ez a mozgás a katód mezejével ellentétes irányú, ahol is az áram "lefelé" folyik a vízbontóba. Ez a

660

jelenség jól ismert két áramvezető fém között, amikor az áram ellentétes irányba folyik és a két vezető egymáshoz közel helyezkedik el. Ha erősíteni akarom a katód mezejének az erejét, akkor a vízbontón kívül elhelyezett mágneseket úgy állítom, hogy az óramutató járásával ellenkező irányú pörgés jöjjön létre. Ekkor az elektróda mezeje összekapcsolódik az állandó mágnesek mezejével. Ha az anód mezejét szeretném erősíteni, akkor a mágnesek irányát megváltoztatom, így az oldat az óramutató járásával megegyező irányba fog forogni. Kipróbáltam ezeket a módosításokat és a várt eredményt kaptam. Ezt követően azon töprengtem, hogyan tudnám összekapcsolni a katód és az anód mezőit egy egységes "Elektróda Mezőbe", majd ezt az egységes mezőt összekapcsolni az állandó mágnesek mezejével, ezáltal létrehozva egy egységes és sokkal erősebb mezőt. Ezt az egységes mezőt tovább finomíthatjuk annak a ténynek az ismeretében, hogy a vízben lévő oxigén paramágneses tulajdonságú, ami által még tovább erősíthetjük a vízbontóban kialakított mezőt. Ennek következtében az elektródák közötti ellenállás lecsökkenne, valamint az eredményül kapott egyesített mezőt pontosan be tudnánk "hangolni" a kívánság szerinti erősségre pusztán az állandó mágnesek erejének növelésével vagy csökkentésével. A következő ábra azt mutatja, hogyan lehetne összekapcsolni a mezőket egy egységes mezővé.

10. ábra. A mezők egy egységes mezővé "állnak össze"

661

Az egyik elektróda felülről, a másik pedig alulról van az edényhez erősítve. Miután a mező irányát ilyeténképpen meghatároztuk, a két elektróda mezeje egyenlő nagyságú és egyező irányú is, amitől a mező ereje növekszik. A 10. ábrán bemutatott elektróda irányokkal eltűntettük az egymás ellen ható mezők ellenállását, ezáltal pedig az elektronok folyamával szembeni ellenállást. Ekkor a két párhuzamos vezető (elektróda) az áramot egyező irányba vezeti. Ez az egyszerű változtatás egy teljesen új lehetőséget teremt. Amikor a két áramvezető párhuzamos és az áramot EGYEZŐ irányba vezetik, akkor az indukció is megjelenik. A következő ábrán a mezők összekapcsolásának egy másik lehetséges módját láthatjuk.

11. ábra.

A két elektróda között kialakuló indukcióhoz azonban vagy a mágneses mező, vagy az elektromos áram irányát meg kell változtatni. Sok lehetséges megoldás kínálja magát. Az egyik az, hogy változtatjuk a mágneses mezőt az állandó mágnesek mozgatásával. Egy másik lehetőség az, hogy különböző formájú DC áramot használunk. A pulzáló áram előnyösebb választás, bár ez a téma már meghaladja ennek az írásnak a kereteit.

662

Az elektródákat is meg lehet változtatni úgy, hogy jobban betöltsék az indukciós tekercs szerepét. Ezen kívül úgy is ki lehetne alakítani az elektródákat, hogy az anód induktivitása kétszerese legyen a katódénak, ezáltal még meg is növeljük a rajta eső feszültség értékét. Természetesen ez lekorlátozza az áram nagyságát, ezért úgy kell megtervezni a rendszert, hogy még ezen változtatások mellett is annyi áram folyjon keresztül rajta, hogy a szükséges mennyiségű H2 gázt még elő tudjuk állítani, viszont még elég nagy az indukció is ahhoz, hogy az elektródák közötti feszültségesést csökkentsük. Maga a vízbontó egyfajta transzformátorként is funkcionálhatna, ha indukciós tekercseket tekernénk a vízbontó köré, s egy lágyvasból készült magot tennénk a közepébe, melyet elszigetelünk az oldattól. Ekkor a katódot tápláló vezetékből mondjuk 100 menetet lehetne tekerni a vízbontó köré, az anódból jövő vezetékből pedig pl. 200 menetet. Megépítettem egy ilyen vízbontót kis méretben, s a táplálásra egy 9 V-os elemet használtam. Két napig üzemelt megállás nélkül a vízbontó, míg le nem merült az elem, s közben erős gázfejlődés volt megfigyelhető. A másik lehetőség az, hogy az elektródák közé helyezzük a tekercset. Ez egy párhuzamos kapcsolást eredményez a feszültséget növelő tekercs és az áramot vezető cella között. Ez az összeállítás akkor üzemel jól, ha a cella ellenállása jóval kisebb a tekercs ellenállásánál. Ezt a készüléket is megépítettem és a várt módon működött.

663

Hogyan hajtsuk dízel autónkat LPG gázzal fillérekből?

Bálint az egyik barátjával együtt átalakított egy dízeles WV Golfot LPG gáz meghajtásúra. Ez egy előzetes kísérlet volt arra, hogyan lehet hidrogénnel is meghajtani egy autót.

"Hogyan hajtsuk dízel autónkat LPG gázzal fillérekből? Most megkísérlem elmesélni. Remélem senkinek nem veszi el a kedvét, hogy nem vízről és hidrogénről írok. Majd remélem hamarosan írhatok arról is! Ez nem csak kitaláció, hanem egy működő rendszer. Miből is jött az ötletem? Nem az én ötletem volt, csak én szponzoráltam a kísérletet. Kedves barátom (tanítóm) ötletét és segítőkészségét dicséri a kísérlet. 

Először is hajtsunk autót hidrogénnel és oxigénnel.



Hát nem hinném, hogy a benzines kibírja, valószínű szét fog hullani.



Drága lenne spéci alkatrészeket vásárolni.



Vegyünk dízel autót, az úgy is bírja a nagy nyomást és a strapát.

De hogyan is működne? Hát úgy, hogy: 

Csinálunk gyújtást az adagoló helyére.



Csinálunk gyertyafoglalatot a porlasztók helyére.



Veszünk szívócsonkot, karburátort, hogy egyszerűen be tudjuk állítani a keverést, ne nekünk kelljen még azt is kitalálni és legyártatni.

Ekkor jött a barátom azzal az ötlettel, hogy nagy nyomáson kevesebb gáz kell a motorba, mint kisebben. Míg vacakolunk a hidrogén előállításán, addig üzemeljük be LPG-re, mert utána könnyű már átállítani az autót, csak majd a gáz és levegőmennyiségen kell állítanunk. Röviden ez volt a terv. Ebből az lett az eredmény, hogy a WV Golf 1.6D LPG üzemű lett. Körülbelüli adatok: 400 km/12 liter LPG. Azért csak kb., mert néhány bakit ejtettünk a kapkodás és a nagy lelkesedés közepette. Megvettem egy 1981-es Golfot (kár volt éppen azt). Vettem egy gáz-szettet (nem ellenőriztettem le, csekély felelőtlenség és spórolás). 664

Megvettem a rézcsöveket és a roppanó gyűrűket hozzá. Lelkesen érdeklődtem közben autószerelőknél, hogyan is működik a gázhajtás. Hát nem álltak pozitívan a kérdésemhez: "Miért érdekel? Ne foglalkozz a kérdéssel!" De nem tudták, hogy ki is vagyok! Amit kigondolok és működik a fejemben, azt véghez is viszem! Az a legkevesebb… Nem voltam bölcsebb hetekig tartó kérdezgetés után sem, de a lelkesedés csak nőtt és nőtt. Azt sikerült megtudnom, hogy legalább a szívócsonk cserével nem faragok be, ugyanis 1981 és 1992 közötti autóknál egyforma a motorblokk, sőt a kipufogó nyílások és a felfogatás is stimmel! Nyert ügy! Végül is kezd összeállni minden. Vásároltam egy adagolót, állítólag kifogástalan, azért drága, állították az úriemberek! Nem találtam rosszat, mert ezeket felújítják és keresnek rajta elég vastagon. Az esztergályos állítása: törött alkatrészek. Na végül is mindegy, mert csak a tengely csapágy és felfogatás a hasznos része esetünkben, a többi papírnehezék vagy jó lesz a MÉH-be.

1. ábra. Boss tipusú adagoló és egy Lada gépkocsi megszakítója és egyben gyújtáselosztója

665

2. ábra. Az adagoló elölnézetben Vettem egy Lada gyújtást is, ez volt a legolcsóbb alkatrész! Ha már ennyit költöttem, nézzük meg, működik-e az ötlet !? Nyitott motorháztető, PB gázpalack, disznóperzselő kosár nélkül (nem biztos, hogy ez a neve a bumszlinak a végén) és disznó nélkül. Beindítottam a motort, alapjáraton töfögött. És jött a varázslat: a levegő szívónyíláshoz tartottuk a gázpalack szelepes csonkját és megnyitottuk finoman. Láss csodát: a motor felpörgött pillanatok alatt kevés gáz mellett is, csak kopogott, mint a pásztor botja a betonon. Hurrá! Újabb lendületet vett a kísérlet és hihetetlen nagyra duzzadt az önbizalmunk! Mit nekünk autószerelés műszerész létünkre ?! Végre elkészültek a perselyek a porlasztók helyére, ahova a kisméretű, hosszúmenetes, kisgépekbe való gyertya került.

666

3. ábra. Egy benzines, 1.6-os WV golfnak a szívónyílása Kész lett a spéci gyújtás is, majd készítettem az LPG palacknak állványt, amit a kasznihoz rögzítettünk. Fúrtunk-faragtunk lelkesen, fáradságot nem ismerve. Bekötöztük a rézcsöveket (gázbetöltő nyílás golyósszeleppel, reduktor, stb.) Leszereltük az adagolót, kikaptuk a porlasztókat, leszedtük a dízel szívócsonkot, elkötöttük a dízel üzemanyag csövet, felraktuk a benzines szívócsonkot karburátorral, spéci gyújtást, gyertyákat a perselybe. Csak a harmadik széria persely lett jó, emiatt állt a munka hetekig. Hihetetlen boldogságot éreztünk és nyugalmunk is irigylésre méltó volt. De mikor eljött az ideje, becsavartuk a helyére és nem törött el! Fő a kitartás! Na most már csak gáz kell a palackba és mehetünk! (Meg kb. 1 hét, mire beállítottuk a keverést, gyújtást.) Ugye, ekkor tanultunk meg gázos autót beállítani. A PB palackból átfejtett gázzal való állítgatások eredménye: hihetetlen pacik az addig lomhácska motorban! Na de ez így nem jó! Nekem nem tunning, hanem üzemanyag megtakarítás kell! Visszavettünk még a gáz mennyiségből, és használható lett az autó! A mai napig azt használnám, ha nem szakadt volna ki az alja a rozsdától. Használtam még átalakítás után 400 km-t, aztán életveszélyes lett az autó és nem találtam karosszériást, míg nem járt le a műszaki, így visszaalakítottam dízelre és eladtam alkatrésznek. De megmaradtak a gázos alkatrészek, melyeknek a fotóit itt láthatjátok ezen a weboldalon.

667

4. ábra. A gáztartály, melynek a tetején látható a műszer Ha belegondol az ember és elkezd számolni, akkor rájön, hogy talán jobban jár, ha amikor éppen nem kocsikázik jóval olcsóbban, akkor generátort hajt, ami megtermeli a ház szükséges áramát vagy akár a fűtést is megoldhatja. Ha lenne pénzem, most már jobbat tudnék belőle kihozni egy-két kisebb módosítással! Az alkatrészek árai a következők voltak: Megnevezés

Ár

Gáz szett kompletten

25 000 Ft

Adagoló

12 000 Ft

4 db gyertya és kábelek

9 000 Ft

Lada gyújtás

1 500 Ft

Gyújtástrafó volt egy elfekvőben

0 Ft

Szívócsonk karburátorral és légszűrővel

6 500 Ft

Összesen:

54 000 Ft

1. táblázat. Az átalakításhoz szükséges alkatrészek árai

668

És még a sör és az unikum a gépmunkára. Ezúton is köszönném még egyszer a kedves gépkezelőnek! Néhány közeli kép az alkatrészekről:

5. ábra. Az adagoló nyílás a gyújtással (A képeken jól látszik a gépmunka, ahol leszúrták az adagoló többi részét)

6. ábra. Az adagoló másik nézetből

669

7. ábra. A gázkeverő nyílás. Ez a rész a légszűrő és a karburátor között van, a képen látszik, hogy hogyan lett ráhegesztve

8. ábra. A gázpalack mérője és a szelepek. A kísérlet végére teljesen bekrepált a mutató. Jelenleg nullán áll, de kb. félig van a palack.

670

9. ábra. A karburátor

10. ábra. A légszűrő teteje. Látszik a képen, hogy meg lett erősítve felfogatása végett, hogy ne húzza be az eredeti lemezt

671

11. ábra. A szívónyílás. Egy festékes flakon teteje (kupakja) van ráragasztva és kilyukasztva a kisebb keresztmetszet miatt

12. ábra. A reduktor

672

13. ábra. A reduktor másik nézetből

Na, ennyi képem lett az alkatrészekről! A visszaalakítás nekem - gyakorlat nélkül - kb. 3 óra volt. Műszaki előtt érdemes. Felelősséget nem vállalok a leírtakért, mindenki csak utánajárással és a saját felelősségére álljon neki a munkálatoknak a szigorú biztonsági előírások betartása mellett! Sok sikert mindenkinek a barkácsoláshoz!"

673

Krisztián hidrogén meghajtású kismotorja

Krisztián a kismotorját egy saját készítésű vízbontóról hajtotta meg.

A vízbontómban öt lemezt használtam egy csomagban és négy csomagom volt. Párhuzamosan voltak kötve, de én úgy terveztem, hogy ha sok gáz termelődik, akkor egy vagy két csomagot lekapcsolok. Erre azonban nem került sor. A "csomagok" a következőképpen néznek ki.

1. ábra. A 4 * 5 lemez "csomag"

A lemezek párhuzamosan voltak kötve, három negatív és két pozitív lemez volt, ami így jött ki - + + -, mert én a negatívat az egyik oldalról bevezettem, és végig vezettem. Hátul látszik a saválló kettes huzal. Minden szélső negatív!

674

2. ábra. A csatlakozások közelebbről

A lemezek méretei: 5 mm vastag, 5 cm széles és 15 cm hosszúak, 1 mm-es hézagokkal. A csavarok fémek, de műanyag benzincsövet húztam rájuk szigetelésnek. Nem volt egyszerű, mert kicsit szűket vettem, tehát melegítettem picit, hogy rácsússzon. Hézagolónak műanyag alátéteket használtam, 1 miliset, de azok sem voltak igazán egyformák. Nagyon stabil volt az egész, hátul a hozaganyagok, elöl meg a saválló csavarok tartották. A csavarokat is hegesztettem. A kép ne tévesszen meg, alulra nem kötöttem semmit, csak át volt csavarodva az elektrolizáló körül, mikor fotóztam. Az elektrolizáló fedelén a pólus csavarokat gumi gyűrűvel láttam el, így tömítettek és kifogástalanul bevált. A szélén is használtam csavarokat a leendő nyomás miatt, alatta meg gumi volt körbe.

675

3. ábra. A vízbontó készülék és a buborékoztató

4. ábra. A vízbontó a nyomásmérővel

A motor 49 cm3-es Yamaha kisrobogó volt, nem tudom hány éves, de nem mai csirke. Nem mértem a gázfejlődés nagyságát, de többször csináltam lufi tesztet. 13-15 Amper volt a vízbontó fogyasztása.

676

5. ábra. A vízbontó, akkumulátor, akkutöltő és a motor

A sárga az egy 220-as buborékoztató, a szürke az akksitöltő, jobbra meg a moci látható. Szóval, felmelegítettem a motort, járattam kicsit, aztán kijárattam belőle a benzint is, minden cseppjét. A karburátorra közvetlenül rákötöttem az elektrolizáló kimenő csonkját, ráadtam az áramot az elektrolizálóra és kb. 15-20 másodperc múlva indítottam. Be is indult vele a moci, járattam kb. 1-2 percet, de hallottam, hogy nincs elég gázhozam, meg le is állt. Szóltam a cimbinek (szomszédom), hogy sasolja meg a működést. Megint ráadtam az áramot, vártam kicsit és indítottam. Csak el-elkapdosta, pöfögött 4-5 robbanásnyit, aztán leállt. Rájöttem, hogy lemerült az akksi, már hatodik éves. Kihoztam a töltőt és egyből jobban jött a gáz. Közben a sok indítózástól lemerült a kismotorban lévő is. Ez vadi új, amúgy jól bírja.

Ekkor a vízbontóm felrobbant. Szerintem mivel volt gáz rendesen, a kismotort meg nem igazán gyors ütemben tekerte az önindító, ezért visszavágta a dugattyút és a karburátorban robbant! És hát szabad útja volt az elektrolizálóig, ahol meg sok gáz volt. Erre a teóriára gondoltam, mert régebben jártam így a Ladámmal is, csak ott benzinnel. Nem sérült meg senki, de a szomszédasszony átkiabált, hogy minden oké-e. Nagyot szólt, meg volt füstszerű köd is, de szaga nem volt.

677

Be kell építenem egy visszacsapó szelepet is, de ezt majd a másik elektrolizálónál. Fő a leleményesség, egyszerűség!

678

Durranógázzal dúsított üzemanyag

Pilly a vízbontással végzett pár egyszerű kísérletet. A keletkezett hidrogén gázt a benzin-levegő keverékhez adagolta.

Pilly a kísérleteiről a következőket írta:

1. ábra. Az autó

"Elektródának saválló Perforált lemezt használtam. Ennek a közlekedő edényes kísérletnek, melyet kannákból építettem össze, csak annyi a lényege, hogy szemléltesse azt, hogy a keletkezett hidrogén túlnyomása az egyik kannából átnyomja a másik kannába a vizet, mely folyamattal egyidejűleg megszűnik az elektrolízis, azért, mert ilyenkor a vízszint olyan alacsony, hogy nem ér bele az elektróda.

679

2. ábra. A közlekedő edények

A gyűjtőkanna kivezető csövét a légszűrőre szerelt kis turbómotor elé helyeztem.

3. ábra. A légszűrőre szerelt turbómotor

Bedugtam a gyűjtőkanna kivezető csövének a végét és vártam több mint két óra hosszát, mire a vízszint egy centiméterrel csökkent. Eközben a motor alapjáraton járt benzines üzemmódban.

680

Kivettem a dugót a csőből és azt tapasztaltam, hogy az alapjárat megnövekedett. A normál alapjárat ennél az autónál 800/perc, a hidrogén gáz hatására viszont a motor kb. 10-15 másodpercig 1500-as fordulatszámon pörgött. Már terveztem egy másik elektrolizátort. Próbálkozok tovább!"

681

Laci biogázos kísérletei

A

vízautó

témakörhöz

raktam

Laci

biogázos

kísérletét,

mivel

a

keletkezett gáz nagy valószínűséggel túlnyomórészt hidrogén. Laci kísérleteinek eredményeit olvashatod a következő sorokban.

"Mivel szeretek meggyőződni a gyakorlatban is a különböző alternatív energiaforrások felhasználásáról, most a biogázt teszteltem. Az

Interneten

utánanéztem

a

témának

és

nekiláttam

a

saját

fejlesztőm

összeszerelésének. Valahol olvastam, hogy a használt étolaj üledékének nagy az energia tartalma. Összegyűjtöttem kb. 5 liternyi olajos üledéket, belettem egy 30 literes csattal légmentesen zárható műanyaghordóba, hozzáöntöttem ugyanennyi esővizet, és annyi nátrium-hidroxidot, hogy a pH-ja 7 fölött legyen (a kálium-hidroxid környezetbarátabb).

1. ábra. A három tartály

682

2. ábra. A tartályok összeszerelve

A

hordó

tetejét

kifúrtam

és

10-es

rozsdamentes

csövet

szereltem

rá

gázkivezetésnek, a rögzítést mosdó csaptelepek bekötéséhez használt alkatrészekkel végeztem el.

683

3. ábra. Az erjesztő tartály fedele a kivezető csővel.

4. ábra. Az erjesztő gázkivezető csöve

A csőre ráhúztam egy 8-as átlátszó PVC csövet és összekötöttem a gázgyűjtő tartállyal. A gázgyűjtő egy 50 l-es műanyag hordó, melynek lefűrészeltem a tetejét, aljába becsavartam egy 1/2 "-os T elágazót, ebbe pedig egy 1/2"-os vízcsapot. A kifolyóra egy tömlőcsatlakozót, a T középső részébe egy 8-as szűkítőt szereltem (az OBI-ban a pneumatikus alkatrészeknél kapható). A meneteknél a vízszerelésnél használatos teflon szigetelőszalagot használtam.

684

5. ábra. A gázgyűjtő belülről a kivezető csappal

6. ábra. A vízcsap a gázgyűjtő tetején

7. ábra. A gázgyűjtő tartály

Lomtalanításkor szereztem egy 80 literes vízbojler tartályt, beragasztottam az alját és megtöltöttem vízzel.

685

8. ábra. A víztartály felülről

Belenyomtam a gázgyűjtő tartályt, miután kinyitottam a csapját. Mikor teljesen megtelt vízzel, elzártam a csapot és vártam, hogy kiemelkedjen a vízből a gáz hatására.

9. ábra. A gázgyűjtő tartály üresen a víztartályban.

Kb. 10 nap telt el, mikor hirtelen kiemelkedett a hordó a vízből.

686

10. ábra. A beindult gáztermelés

Szeptemberi napsütés volt minden nap 20 fok körüli hőmérséklettel. A csapra ráhúztam egy 10-es átlátszó PVC csövet és összekötöttem egy kiszuperált kemping gázégővel. Meggyújtottam egy gyufát, odatettem az égőfejhez, és lassan kinyitottam a gáztartályon lévő csapot. Éreztem, hogy jön a gáz és fújja a lángot, de nem akart begyulladni az égőfej.

11. ábra. A gázégő a reduktorral és a visszacsapó szeleppel

Ezt 5-6 napon át eljátszottam és arra gondoltam, hogy éghetetlen gázt termeltem.

687

Egyszer később értem rá és már sötétedet, amikor próbáltam begyújtani megint a megtermelt gázt. Csodák csodájára azt látom, hogy gyönyörű halványkék lánggal ég a gázégő. Nagy volt az örömöm! Annyira tökéletes az égés, hogy nappal nem látni a lángot, a kezemet fölérakva lehet csak érzékelni, hogy begyulladt. Lehet, hogy tiszta hidrogént termeltem? Naponta 40-50 l gáz termelődött, a hordó súlya adta a nyomást, és ezzel 3-4 percig működött az égőfej. A kis reduktort később raktam be, mely visszacsapó szelep is egyben, de nem igazán tudtam szabályozni vele az égést, sötétben még kísérleteznem kell vele. A méreteket növelve egyéb szerves anyagokkal töltve ajánlom a kísérletezést másoknak is! MŰKÖDIK!" Vferi gőzfejlesztő készüléke

Vferi készített egy egyszerű gőzfejlesztő szerkezetet, mellyel ki lehet

próbálni

a

gőz-befecskendezéses

benzinmotor

üzemi

tulajdonságait, de ez természetesen a vízautónál is alkalmazható.

Az elkészítéséhez felhasznált anyagok: 

1 literes üres Hamerite hígítós fémdoboz, de jó más hasonló méretű, forrasztható fémtartály, ami minimum 1 literes, mert a forrásban levő víz fölött lennie kell legalább 7-8 cm magas térnek a felfröccsenő vízcseppek miatt.

688



220 Volt 250 Wattos merülő forraló. Én egy régi orosz típust használtam fel amit a lengyelpiacon vettem még 10 éve. Kételemes sorkapocs a bekötéshez.



Hőmérő és réz csaptelep-hosszabbító, ami a hőmérő menetes részére csavarható, teflonszalag a tömítéshez. Ezeket vízszerelési boltban lehet megvenni.



21 cm hosszú 110 mm átmérőjű PVC lefolyócső és 2 db hozzá való záródugó.



6 db 3,5x9 mm D-fejű lemezcsavar



Háztartási alufólia.



5-7 mm vastag Polifoam hőszigetelő szivacs. Én egy régi napozószőnyeget aprítottam fel a célra.



A doboz szájába illeszkedő gumidugó. Borászati boltban kapható.



Akvárium ragasztó szilikon. Ez a klasszikus sziloplaszt tubusban van, ami egy kézi pisztollyal kinyomható. Fontos hogy erre a célra csak az akváriumragasztó típus a jó, mert ez igen jól tapad és hőálló.

1.ábra. A gőzgenerátor alkatrészei

Az elkészítés: A fényképen látható módon ki kell vágni a hígítós doboz oldalát. Én a kör alakú lyukat fúróval, a téglalap alakút pedig tapétavágó késsel készítettem. A téglalap alakú nyílásba a merülőforralónak bedughatónak kell lennie.

689

2.ábra. A hígítós doboz a nyílásokkal A fémet a nyílások körül meg kell csiszolni fém-tisztára és forrasztópákával be kell ónozni. A csaptelep-hosszabbító dobozhoz csatlakozó végét szintén meg kell csiszolni és beónozni. A merülőforralóról le kell szerelni az eredeti kábelt. Konzervdobozból le kell vágni egy akkora méretű lemezdarabot, ami a téglalap alakú nyílásnál oldalanként kb. 3 mm-rel nagyobb. Ez lesz az a fedőlemez, amibe a merülőforralót felszereljük és a ragasztó megszáradása után (ez kb. 2 nap) a dobozra forrasztjuk. A lemezen két furatot kell készíteni a merülőforraló számára, amiken a forraló szárait átdugva a lemez mindkét oldalán az akvárium ragasztóval bőségesen bekenve rögzíthetjük. A ragasztás előtt a lemezt a doboz oldalához kell illeszteni, meghajlítani a doboz görbületének megfelelően.

690

3.ábra. A vezetékektől megfosztott merülőforraló az illesztő lemezzel A 110 mm átmérőjű PVC csőből 21 cm hosszúságú darabot kell levágni. (Ez természetesen a Hamerite hígítós dobozhoz való méret, más méretű doboz esetén változik) Hő légfúvóval, vagy gázláng fölött a cső végeit fel kell melegíteni a felpuhult állapot eléréséig és a záródugókat bele kell dugni. Miután kihűlt, a dugók kissé megszorulnak, de el lehet őket távolítani, ha kell. Mindkét dugót 120 fokonként egy-egy lemezcsavarral rögzíteni kell a csőhöz. A csavarokat közvetlenül a cső végének közelében kell elhelyezni, hogy a doboz alatti és fölötti szigetelő polifoamba kerüljön. A felső dugót ki kell venni és nyílást kell rá vágni a doboz szájának megfelelő méretben. A cső palástján ki kell vágni egy álló téglalap alakú nyílást a hőmérő és a fűtőbetét beszereléséhez. Polifoamból ki kell vágni a képen látható tárcsákat, kettőt a tartály alá, négyet pedig a felső részhez. A felső tárcsákra a doboz nyakának megfelelő nyílásokat kell kivágni. Le kell vágni a doboz palástjának befedésére szolgáló téglalap alakú lapot is. A dobozt körül kell tekerni egy réteg alufóliával - a fényesebb fele a doboz felé nézzen - majd a polifoam réteg kerül a palástra, amit ragasztószalaggal kell rögzíteni, majd még egy réteg alufólia következik. A PVC csőben már benne van az alsó záródugó és a dugó belsejében a két darab polifoam tárcsa. Ezután a leírtak szerint a hőszigetelt hígítós dobozt kell behelyezni a csőbe, úgy, hogy a cső kivágott oldala a tartály hőmérő és fűtőtest számára kivágott nyílásaihoz kerüljön. A tartály behelyezése után a felső polifoam szigetelés gyűrűi következnek, végül a felső záródugó. A szigetelést a hőmérő és a fűtőtest beszerelési helyén ki kell vágni, majd a csaptelep-hosszabbítót és a fűtőtestet forrasztással kell a tartályhoz rögzíteni. A hőmérő menetes részét teflonszalaggal kell tömíteni és a csaptelep-hosszabbítóba behajtani. A fűtőtest elektromos kivezetéseihez sor-kapoccsal kerül csatlakoztatásra a merülőforraló korábban leszerelt vezetéke. A tartály nyílásába gumidugón keresztül lehet a gőz kivezető csövet illeszteni.

691

4.ábra. A kész gőzfejlesztő készülék

A gőzfejlesztő használata: A tartályt kb. 2/3-áig kell vízzel feltölteni. 230 Volton kb. 10 perc alatt melegíti fel forrásig a vizet. Ezután tótoiddal vagy tirisztoros szabályozóval a feszültséget a gőzszükségletnek megfelelő értékre kell állítani. Az elkészült eszköz 160 Volton 5 perc alatt 30 g vizet párologtatott el.

FONTOS BIZTONSÁGTECHNIKAI ELŐÍRÁSOK: A berendezést mindenki csak saját felelősségére építse meg és használja. Mivel a 230 Voltos csatlakozás részben fedetlen, ezért feltétlenül ajánlott a ház elektromos hálózatába Firelé (érintésvédelmi relé) beiktatása. A tartály nyílásához csak gumidugós illesztéssel szabad a kivezető csövet csatlakoztatni, mert így a gumidugó a cső esetleges eldugulása esetén biztonsági szelepként is szolgál, nem robban fel a tartály, csak nagyot pukkanva kirepül a dugó.

692

Laci oxigénszondás kísérlete

Laci megépítette azt az itt bemutatott elektronikát, mely az autó fedélzeti számítógépét volt hivatott "megtéveszteni" úgy, hogy az oxigénszonda, vagy más néven lambdaszonda kimeneti jeleit kissé megváltoztatta. Ez lehetővé tette a vízbefecskendezést, s közben a motor

nem

állt

le.

A

"kísérleti

nyúl"

szerepét

Laci

Citroën

Berlingo-ja töltötte be.

A kísérlet kezdetén egy kicsit játszani kellett az elektronikával. Erről Laci a következőket írta: "Az

áramkörben

apróbb

módosításokat

kellett

végrehajtanom

a

megfelelő

működéshez. Ezek a következők voltak: 

A VR1 trimerpotit 50 K-ra cseréltem, mert nem tudtam kivezérelni mind a 10 LED-et. ( A kimenetekre LED-eket kötöttem, hogy lássam menetközben a szonda működését).



A VR2 helyére bekötöttem egy 8,2 K-os ellenállást - a LED pozitív oldalára utána pedig egy 4,7 K-os trimerpotit. Ezzel a megoldással 8 mV-648 mV között tudtam pontosan szabályozni a computer felé a kimenő feszültséget.



A bejövő táp pozitív ágába raktam egy védődiódát (1N 4007) , mert véletlen felcseréltem a vezetékeket és elszállt az IC.



Szűrésnek még betettem egy 100 nF-os kondit a 10 mikrós mellé.



A 3,9 M-os ellenállás helyett 3,6 M-osat raktam és a C3-as kondit 3,3 mikrósra cseréltem, de még ez is kevés volt, mert kb. 10 másodperc után bekapcsolta az áramkört. Ezzel nem kísérleteztem tovább, mert a bemeneten lévő kapcsolóval bármikor ki-be tudtam kapcsolni menetközben is, hogy megfigyeljem a változásokat.



Miután elvágtam a lambdaszonda fekete vezetékét (4 vezetékes szonda) rácsatlakoztattam az elektronikára. 693

Most már nem volt probléma az autóval, tovább működött."

1. ábra. A megépített elektronika

"Az 50 K-os trimert úgy állítottam be, hogy maximális szondafeszültségnél az összes LED világítson. Az IC 17. lábáról vezéreltem a kimenetet. Mikor folyamatosan nyomtam a gázt, az összes LED világított. Városi közlekedésnél volt az, hogy folyamatosan változott a kivezérlés, de az autó jól működött.

694

2. ábra. Az elektronika be lett kötve az autóba

A kimeneti feszültséget 100 mV-ra állítottam és ellenőriztem a fogyasztást 400 kmes út után. Sajnos a fogyasztás nem csökkent, ugyanannyi volt mint működő szondával. Beállítottam 8 mV-ra, de az eredmény ugyanaz lett, s 250 mV-nál sem változott. "

695

3. ábra. Az oxigénszonda csatlakoztatása

"Ezek után feltekertem egy 3 m hosszú 5x1 mm-es lágy rézcsövet a kipufogócsonkra."

4. ábra. A kipufogócsonkra feltekert rézcső

"A szívócsonk felőli oldalra szigetelésnek és csatlakozásnak ráhúztam egy 50 cm hosszú és 6 mm átmérőjű vastag falú üzemanyagcsövet. Egy bilinccsel rászorítottam a rézcsőre, hogy ne szívjon mellette levegőt a motor. A rézcső és a víztartály közé betettem egy mágnes-szelepet, melyet a műszerfalon lévő kapcsolóval nyitottam. A víztartályban egy akvárium levegőszabályzón át csatlakozott a mágnes-szelepre egy 5 mm-es infúziós cső, a másik végén egy 8 mm-es PVC csővel."

696

5. ábra. A mágnes-szelep és a szigetelt rézcső

"A levegőszabályzó egyik oldalára - a szabályzócsavar alá - fúrtam egy 1 mm-es lyukat, így a motor által keltett vákuum felszívta a vizet és porlasztva került a forró rézcsőbe. A szabályzócsavarral sajnos nem lehetett pontosan beállítani a felszívni kívánt víz mennyiségét, ezért különböző átmérőjű injekciós tűket használtam fúvókának."

697

6. ábra. A fúvókának használt injekciós tűk

Ezekkel az alábbi eredményeket kaptam: Átmérő

Víz

0,4 mm

2,5 ml/perc

0,5 mm

7,0 ml/perc

0,6 mm

14,0 ml/perc

0,7 mm

26,0 ml/perc

0,9 mm

38,0 ml/perc

1,2 mm

62,0 ml/perc

1. táblázat. A "fúvókák" átmérője és a percenként beszívott vízmennyiség

"Tapasztalat: 

125 km/h-s sebességnél 0,7 mm-es fúvókánál 400 km után a fogyasztás ugyanannyi, mint működő szondánál, nincs megtakarítás.



0,4 mm-es fúvókánál sem csökkent a fogyasztás. 698



A kipufogón szép fehér vízpára pöfög ki.



Alapjáraton vízcseppek is megjelennek, a motor darabosabban jár,



dízeles hangja lesz, de nem áll le a legnagyobb fúvókánál sem.

Egy autószerelővel konzultáltam, aki azt mondta, hogy a szonda mellett a légtömegmérőt, a fojtószelep érzékelőjét is be kellene csapni, de a computert is át kellene programozni. Ezekre már nem vállalkozom. Ajánlom régi, porlasztós motoron a kipróbálást, biztos több sikert lehet vele elérni. Köszönöm Triznyaknak az autószereléssel kapcsolatos tanácsait! "

Laci kísérleteiből azt már tudjuk, hogy meg lehet oldani az érzékelők kimeneteinek manipulálását, tehát ez nem lehetetlen feladat. Mint feljebb láttuk, van már egy olyan bizonyítottan működő elektronikánk, ami az oxigénszonda kimeneti jeleit módosítja. Ez az út tehát járható. Azonban az is megfontolandó, hogy a vízautónál a számítógépet valószínűleg teljesen ki is kell majd hagynunk.

Laci akkumulátoros kísérletei

Mivel

az

elkezdett

akkumulátorok

jelentős

kísérletezni

a

házi

összegbe készítésű

kerülnek,

ezért

akkumulátorokkal.

Laci Az

eredményeit itt olvashatod.

1.Kísérletsor Laci a következő fémekkel kísérletezett: 

Réz

699



Alumínium



Rozsdamentes vas



Magnézium

Az elektrolitok a következők voltak: 

10%-os foszforsav



1 %-os kálilúg (KOH)

Az elektródák felületei kicsik voltak, az elektrolitba körülbelül 5 cm-re merültek bele. Az alumínium elektróda egy 10 mm széles függöny-sínből készült, a rézelektróda pedig egy 19 mm-es (3/4 collos) csőcsatlakozóból. Az elektrolit mennyisége 2 dl volt.

1.ábra. A mérések egy részénél használt eszközök

A kísérletek eredményeit a következő táblázat mutatja: Elektrolit

Elektróda 1

Elektróda 2

Feszültség

Áram

10%-os foszforsav

Réz

Alumínium

0,86 V

13 mA

1 %-os kálilúg

Réz

Alumínium

1,10 V

42 mA

1 %-os kálilúg

Rozsdam. vas

Alumínium

1,10 V

42 mA

700

1 %-os kálilúg

Rozsdam. vas

Réz

0,00 V

0 mA

1 %-os kálilúg

Réz

Magnézium

0,00 V

0 mA

1. táblázat. Az első kísérletsor eredményei

Megjegyzések: 

Az 1 %-os kálilúgban a Réz-alumínium páros először 80mA körüli áramot produkált, de ez folyamatosan csökkent és 42 mA körül stabilizálódott.



Az alumíniumon hidrogénfejlődés volt látható

Laci kísérletei egyértelműen bemutatják, hogy házilag is lehet készíteni akkumulátorokat. Első ránézésre nem tűnik soknak sem a feszültség, sem pedig az áramerősség. Viszont ha ugyanazt a módszert alkalmazzuk, amit a bolti akkumulátoroknál, vagyis a cellákat sorosan összekapcsoljuk a feszültség növelésére, a soros cellákat pedig párhuzamosan az áramerősség növelésére, akkor már rendelkezésünkre áll a kívánt teljesítmény. Ha pl. az 1 %-os kálilúgban lévő Réz-alumínium elektróda-párost használjuk, akkor 11 db cella sorba kötésével az akkumulátorunk feszültsége 11 * 1,1 = 12,1 V lesz, az áramerőssége viszont még 42 mA marad. Ezt megnövelendő kössünk össze az előbbi 11 darabos cellasorból 25 db-ot, így az áramerősség 25 * 42 = 1050 mA = 1,05 A-ra növekszik. A 12 V és 1 A elérésére tehát 11 * 25 = 275 db cellát kell készíteni. Ez a cellaszám jelentősen lecsökkenhet, ha az elektródák felületét megnöveljük.

2.Kísérletsor Ebben a kísérletsorban az elektródák a következők voltak: 

A nagyobbik henger egy félliteres alumínium sörös doboz 65x155 mm. Ez volt a (-) elektróda.



Ebben van egy 50x155 mm-es rozsdamentes vas cső. Ez volt a (+) elektróda.

A szigetelő a két cső között egy orvosságos műanyag doboz alja, ebbe lett beleállítva a belső cső. 701

Elektrolit: 

clorox oldat



1 %-os kálilúg (KOH)

2. ábra. A 2. kísérletsorhoz használt eszközök

Kb. 5 perccel a feltöltés után érte el a maximális feszültséget az elem, nagyjából a feléről indult és fokozatosan emelkedett. Az áramerősség a duplájáról indult és fokozatosan csökkent, pár perc után viszont az alábbi értékeken stabilizálódott. A feszültséget és az áramerősséget Laci direktben mérte, közvetlen rákacsolódva az elektródákra. A mérési eredményeket a 2. táblázatban láthatod. ( Az 1 %-os elektrolit pl. 500 ml vízből és 5 ml clorox-ból állt.) Elektrolit

Feszültség

Áram

Csapvíz

0,20 V

0,1 A

1 %-os cloroxos víz

0,70 V

100 A

2 %-os cloroxos víz

1,00 V

112 A

3 %-os cloroxos víz

1,18 V

140 A

4 %-os cloroxos víz

1,20 V

430 A 702

5 %-os cloroxos víz

1,18 V

600 A

6 %-os cloroxos víz

1,15 V

677 A

7 %-os cloroxos víz

1,16 V

748 A

8 %-os cloroxos víz

1,18 V

764 A

9 %-os cloroxos víz

1,14 V

780 A

10 %-os cloroxos víz

1,14 V

655 A

100 %-os cloroxos víz

0,75 V

4700 A

1 %-os KOH

1,2 V

3200 A

2. táblázat. A második kísérletsor eredményei

3.ábra. Az elektrolit majdnem teljesen ellepte az elektródákat

703

4.ábra. Mérés közben...

Laci az 5%-os kísérletet megismételte 1 óra múlva és meglepődve látta, hogy a feszültség 1,3 V-ra nőtt, az áramerősség pedig 700 A-ra. Mikor rövidzár mellett mérte az áramerősséget, a feszültség lecsökkent kb. 200 mV-ra. Miután elvette a műszert, a feszültség elkezdett újra nőni.

5.ábra. 60 perc múlva

704

Érdemes megfigyelni, milyen nagy eltérések mutatkoztak, mikor az elektródák alakja megváltozott. Az első kísérletsornál a rozsdamentes vas-alumínium kombinációval 1,10 V-ot és 42 mA-t kaptunk, míg a második kísérletsornál 1,20 V-ot és csak 3,2 mA-t. Az elektrolit mindkét esetben 1 %-os KOH volt. Egy harmadik kombinációban 1%-os KOH-ba 4 cm-re merül bele az alumínium függönysín, rozsdamentes edényben, a szigetelő műanyag orvosságos doboz alja. Jól látható a hidrogénpezsgés az alumínium rúdnál. Az eredmény: 1,46 V és 19 mA.

6.ábra. Rozsdamentes edényben az alumínium függönysín

3. Kísérlet A következő kísérlet ezzel a kadmium-nikkel lúgos akkumulátorral lenne. Laci már vagy hússzor kimosta, öntött bele fél liter tömény foszforsavat, hogy közömbösítse a lúgmaradékot, rövidre zárta, hogy lemerítse, de még mindig, ha csapvizet önt bele 1,25 V-ot és 8 A-t mér.

705

7.ábra. Kadmium-nikkel lúgos akkumulátor

Az egyik olvasó, Misi, a következőket írta az akkumulátorok lenullázásáról:

"A Nikkel-kadmium akkumulátor ügyében írok. Arra kérsz valakit, hogy írja meg Neked hogyan lehet "lenullázni" az akkut. Szerintem ha desztillált vízzel töltöd fel, akkor 0 V lesz a kimeneti feszültsége. Minden egyéb esetben (a csapvíz is ilyen) az elektrolit segítségével a két fém között potenciálkülönbség jön létre. Ez így történik, ha réz-cink galvánelemet készítünk, függetlenül attól, hogy a földbe dugjuk az elektródákat vagy esetleg depolarizátorral kiegészítve ceruzaelemet készítünk belőle. A depolarizátor azért kell, hogy a kémiai folyamatban keletkező hidrogén molekulákat megkösse, mert különben ez az elektródákon kiválik és elszigeteli az elektródákat az elektrolittól (csökken az áramerősség). A galvánelemünk mindaddig működik, amíg az egyik elektród el nem fogy. A Nikkel-kadmium akkumulátor attól lesz akkumulátor, ha

706

olyan elektrolitot használunk, hogy a kémiai folyamat megfordítható, így az elektróda soha nem fogy el."

Szilícium előállítása

A

napelemek

szilíciumból

félvezetőkből lehet

állnak,

készíteni.

A

félvezetőt

szilícium

pedig

nagy

például

mennyiségben

található a természetben SiO2, azaz homok formájában. Gábor ezen az oldalon elmondja, hogyan lehet a homokból tiszta szilíciumot előállítani.

Elemi szilícium előállítására a következő reakciót használhatjuk: SiO2 + 2 Mg = 2 MgO + Si E reakciót a következő folyamatok kísérik: 2 Mg + Si = Mg2Si 3 Mg + N2 = Mg3N2 A kísérletet virágcserépben hajtjuk végre, melynek alsó nyílását cserépdarabbal befedjük. 4 g finom SiO2- és 6 g Mg-porból keveréket készítünk s azt a virágcserépbe töltjük. Közepébe lyukat fúrunk és ebbe 6-8 cm hosszú magnéziumszalagot szúrunk. A cserepet azbeszthálón vasháromlábra tesszük és a Mg-szalag végét Bunsen-égő lángjával meggyújtjuk. Az égő Mg heves tűztünemény kíséretében megindítja a reakciót. Lehűlés után a terméket porcelánmozsárban jól eldörzsöljük, és nagy főzőpohárba öntjük. 100 cm3 desztillált víz és 100 cm3 tömény HCl elegyével leöntjük. A sav hatására a Mg2Si és Mg3N2 az alábbi egyenletek szerint reagál: Mg2Si + 4 HCl = SiH4 + 2 MgCl2

707

Mg3N2 + 8 HCl = 2 NH4Cl + 3 MgCl2 A SiH4 a levegőn azonnal meggyullad és SiO2-dá ég el, miközben fehér füst jelenik meg és kis pukkanásokat hallunk. Visszamarad a barna színű amorf szilícium, melyet szívótölcséren leszívunk, a szűrőn híg sósavval mossuk, majd megszárítjuk. Kísérletek a hidrogén elégetésével

A

hidrogén

kísérleteket

elégetésével Krisztián.

végzett A

sikeres

következő

és

sorokban

biztonságos a

készülék

elkészítéséről olvashattok.

A készülék két fő részből áll. Ezt mutatja a következő ábra.

1. ábra. A készülék felépítése

Az egész készülék savállóból van. Két csövet tartalmaz: 

a külső 110 mm átmérőjű, 2-es falú, 34 cm hosszú,



a belső 89-es, ez is 2-es falú, 30 cm hosszú.

708

2. ábra. A vízbontó külső és belső csöve

A szűrőt három darabból raktam össze. Az egyik része egy felső karimás darab, amit a virág nagykerekben lehet kapni (nem tudom mi a neve), de a kúpos végét levágtam. Vettem a Baumaxban 100-as műanyag 2-es falú csövet, ezt is levágtam 32 cm-re, majd összeragasztottam műanyag ragasztóval a karimát és a műanyag csődarabot (ez a szűrő).

3. ábra. A szűrő felső karimás része

709

4. ábra. "...összeragasztottam műanyag ragasztóval a karimát és a műanyag csődarabot"

Vágtam rá flexel ablakokat, de középen, a karima alatt hagytam egy 4 cm magasságú "gyűrűt" a jobb tartás érdekében. Ezalatt kezdődnek az ablakok, melyek fontosak a gázok miatt.

5. ábra. A kész szűrő

710

6. ábra. A szűrő, a külső cső és a karimás belső cső

Felül gyűlnek össze a gázok és a szűrőn keresztül összetudnának keveredni, ha nem lenne ott is elválasztva a két gáz (erről Tiborral beszélgettük). Az elválasztást egy csomagoló anyaggal oldottam meg, amit megint csak a virág nagykerből szereztem. Ez nehezen szakad, nagyon sűrű, nagyon vékony, de átengedi a vizet. Ha valakinek kellene, akkor 40 cm széles, 10 méter hosszú kiszerelésben árulják. 1000 Ft körül van az ára, ez alapján már tudja az eladó, hogy mi is az. Ebből vágtam annyit, hogy kétszeresen át tudjam tekerni a szűrő betéten. Ezt is megragasztottam műanyag ragasztóval, főleg a tetejére és az aljára figyeltem, valamint a befejezésnél végig. A saválló csöveket lefenekeltem, karimát hegesztettem rájuk a műanyag karima méretéhez igazítva. A nagyobbik cső tetejére és aljára kis átmérőjű csöveket hegesztettem kívülről, oldalról. A felsőn az oxigén távozik, az alsó a vízutánpótlásról gondoskodik.

711

7. ábra. A szűrő a belső csőbe lett helyezve

8. ábra. A szűrő a belső csőben (felülnézetben)

A belső csőnek a belső oldalára hegesztettem egy kis csövet, itt távozik a hidrogén. A karimákat a 6-os MŰANYAG csavarok részére flexel bevagdostam 8 helyen, ez is beszerezhető a Baumaxtól. Autógumi belsőből van a tömítése, de nem vastagból. Az egyik a külső cső karimája és a szűrő karimája közé, a másik a szűrő karima és a belső cső karimája közé lett helyezve. Használtam egy kis fugaszilt a biztos tömítés miatt és a műanyag csavarokkal összehúztam őket. 712

9. ábra. A 8 darab műanyag csavar (felülnézetben)

10. ábra. A 8 darab műanyag csavar (oldalnézetben)

3 db flakon kell: 

a hidrogén vízzárnak,



az oxigén vízzárnak és

713



a kiegyenlítő tartálynak

A két oldalt egyenlően kell terhelni, ezért 2 db injekciós tűt kell használnunk az oxigénhez és a hidrogénhez, különben a nyomáskülönbség miatt össze tudnak keveredni a gázok és ez nem igazán lenne jó, ki tudja merre repülne a tű. A víz nem közönséges csapvíz, mivel a két cső közötti nagy, 2 cm-es átmérő különbség miatt muszáj voltam egy kis szódabikarbónát szórni bele. Ezért sárga a hidrogén lángja. A szódabikarbóna Farkas ötlete volt, így fel tudtam vetetni a vízbontóval 25 A-t. Amúgy 1 A körülit vett fel a közönséges csapvíznél. De ha már a témánál vagyunk, területenként változik a víz vezetőképessége, ezt tapasztaltuk! Pl. a pesti víz jobban vezeti az áramot, itt alapból felvenne vagy 4 A-t. A kiegyenlítőn keresztül feltöltöttem az elektrolizálót, beindítottam a bontót és vártam kb. 3 percet. Ennyi idő elég, hogy kitisztuljanak a gázok, azaz hogy ne maradjon oxigén a H oldalon. Közben a kiegyenlítőben 5-7 cm-rel megemelkedett a vízszint, mivel a gázok visszaszorították a vizet, azaz nyomáskiegyenlítés jött létre. Ez azért van így, mert ellenállása van a flakonban lévő víznek, ezért nem tud könnyen távozni a gáz. Ezután viszont már nyugodtan meggyújthattam a hidrogén oldali vízzáros flakonon kiömlő tűn keresztül átfolyó gázt. A kísérletem során rájöttem, hogy több gáz jön, mint ami látszik, mivel indulásnál a kiegyenlítő félig volt vízzel, de 8 perc múlva már folyt ki a tetején a víz, ami szerintem annyit jelent, hogy nőtt a nyomás az elektrolizálóban, több gáz gyülemlett fel benne, ami visszaszorította a vizet a kiegyenlítő tartályba. A gáz nem tudott olyan gyorsan távozni a tűn keresztül. Ezt később megoldom, és majd megpróbálom beindítani vele a kisrobogót. Az elektrolizálót úgy terveztem, hogy a közepe üres legyen, így vízzel tudom nyáron hűteni, télen pedig fűteni. A kísérlet közben még nem alkalmaztam ezt a módszert, mert nem tudtam, hogy mennyire fog melegedni az elektrolizáló. Azt tapasztaltam viszont, hogy az melegedett, de az említett módszerrel tudom majd hűteni.

Még egy megjegyzés: mikor kicsi volt a nyomás a hidrogén oldalon, akkor látszott, ahogy visszaég a tű. Nem volt láng, csak a tű kezdett el izzani lefelé.

714

Ez már veszélyes, a biztonság az első szempont! Laci 300 W-os invertere

Az egyik Olvasó, történő

Laci, a napokban olvasta az inverter

megépítéséről

szóló

cikket

és

kedvet

házilag

kapott

a

kipróbálásához.

Az alkatrészek beszerzésénél Laci egy kis gondban volt, mivel nem kapott a boltban 2SJ471 és 2SK2956 típusú nagyteljesítményű FET-eket. Azt kérdezte tőlem, hogy lehet-e ezeket valamilyen más típusú FET-ekkel helyettesíteni, mivel a boltban azt mondta az eladó, hogy másik típusokkal esetleg nem fog működni az elektronika. A válasz egyértelműen igen, lehet a FET-eket helyettesíteni, mindössze négy dologra kell odafigyelni: 

a FET maximális drain áramára (Id), ami nem lehet kisebb az eredeti FET drain áramánál



a FET drain és source közötti nyitóirányú ellenállására (Rds), ami minél kisebb annál jobb



a FET maximálisan megengedett drain és source közötti feszültségére (Vds), aminek az értéke nem lehet kisebb a helyettesítendő FET Vds feszültségénél



A FET csatornájának típusa egyezzen (N vagy P csatornás)

Általában még fontos paraméter az a maximális kapcsoló frekvencia, amin a FET még veszteségek nélkül is üzemel, bár itt az invertereknél ez nem lényeges szempont, mivel csak 50 Hz körüli a frekvencia. Ezen ismeretekkel felvértezve Laci a 2SK2956 típus helyett az IRF3205-öt, míg a 2SJ471 helyett az IRF5210-et használta. A többi alkatrész megegyezett az itt közölt kapcsolásban megadottakkal.

715

1. ábra. A megépített elektronika

2. ábra. Az elektronika és a hűtőbordára szerelt FET-ek

A kapcsolás nagyszerűen működött, a kimeneti feszültséggel azonban voltak kisebb gondok. Erről Laci a következőket írta:

716

"A kimenő váltakozó feszültség csak max. 210 V-ot ér el, de ha a potmétert lejjebb tekerem, akkor leesik 202 V környékére. Ennek ellenére minden fogyasztót tudtam működtetni róla, pl. egy 37 cm-es TV-t is. Amit tapasztaltam az az volt, hogy bekapcsolás után a TV azonnal kikapcsolt és csak kb. ötödik próbálkozásra maradt bekapcsolva. Ezen kívül még annyit írnék, hogy a trafó, amit használtam 300 W-os." A valamivel alacsonyabb kimeneti feszültség oka a transzformátorban rejlik. Próbáljunk meg olyant beszerezni, aminek a kimeneti feszültsége (normál, tehát nem inverteres üzemmódban) kb. 11 V. Ez azért jobb, mert a trafókat úgy méretezik, hogy a névleges kimeneti feszültségük nagyobb legyen a kívántnál. Ha pl. 12 V-ot írnak, akkor 13-14 V a kimeneti feszültsége terheletlenül. Ez azt jelenti, hogy N = 220 / 13 = 16,9 és ha erre 12 V-ot kötünk, akkor a 220 V helyett csak 12 * 16,9 = 202,8 V-ot kapunk. Laci többet kapott, ami azt jelenti, hogy a menetszám arányok valamivel jobbak voltak, de nem eléggé. Ebből kiindulva Laci kipróbálta egy olyan transzformátorral is az invertert, aminek a normál üzemmódban megadott névleges kimeneti feszültsége 9 V volt. "Tényleg

csak

a

trafóval

volt

a

probléma.

Ki

tudtam

próbálni

egy

olyan

transzformátort, aminek 9 V névleges kimenő feszültsége van. Persze csak terheletlenül mértem és csak rövid ideig. Az eredmény 262 V, tehát tényleg a nagy menetszám volt a problémám az előző méréseimkor."

717

3. ábra. Az inverter elektronikája és transzformátora

Itt felmerül egy olyan gondolat is, hogy mi lenne, ha csökkentenénk a trafó kisfeszültségű tekercsének a menetszámát. Ez elméletileg megoldható lenne, de a transzformátorokat általában úgy tekercselik, hogy a kisfeszültségű rész van alul, azaz a vasmaghoz közelebb, így először le kellene szedni a nagyfeszültségű tekercset, majd pedig újból visszatekercselni. Ez nem a legkönnyebb feladat. A másik lehetőség az, hogy a nagyfeszültségű tekercs menetszámát növeljük meg. Ez már kivitelezhetőbb, bár ehhez is szükség van némi szakértelemre. A legfontosabb dolog azonban az, hogy az inverter valóban működik és képes folyamatosan táplálni a háztartási fogyasztókat.

718

A BlackLight Folyamat

Bevezető

A BlackLight Power cég néhány éve kijelentette, hogy olyan működő technológiát dolgozott ki, amely révén több energiát kapnak a rendszer kimenetén, mint amennyit bevezettek. Rendelkeztek az Amerikai Szabadalmi Hivatalnál érvényes szabadalommal is, sőt egy másik szabadalomra is beadták az oltalmi kérelmet! A szakemberek elvégezték a méréseiket és azt kapták, hogy a plusz energia a hidrogén atom összezsugorodása révén keletkezik. A jó hír az, hogy ezt kísérletekkel, mérésekkel és komoly atomszerkezeti elméletekkel is igazolni tudták. A rossz hír az, hogy ez ellenkezett a Kvantum Mechanika érvényben lévő elméleteivel, mivel azt állították, hogy a hidrogén jelenleg ismert alapállapota valójában nem a legalacsonyabb energiaszintű állapot. Mi történik, mikor a tudományban olyan bizonyítékok látnak napvilágot, miszerint a jelenleg elfogadott elméletek hiányosak? Az úttörő tudósokat publikusan sarlatánoknak bélyegzik. A Blacklight Power cég beadott és elfogadott, nyilvánosan meghírdetett szabadalmát az Amerikai Szabadalmi hivatal később visszavonta, a beadott újabb oltalmi kérelmet pedig visszautasították. Ez történt pár éve... Az idők azonban változnak! A szabadalom ismét érvényben van, aki hasznosítani szeretné a BlackLight Folyamatot, az megvásárolhatja a cégtől a liszenszet. A következő oldalon megismerkedhetsz ezzel a sokat vitatott, de kísérletekkel is bizonyított elmélettel. A BlackLight Folyamat ismertetése

Az

itt

következő

sorokban

a

BlackLight

Power

cég

szabadalmát

képező BlackLight folyamattal ismerkedhetsz meg.

719

A plazma egy forró, fénylő, elektromosan feltöltött gáz. A BlackLight folyamat plazmát hoz létre, mely hőt és fényt bocsát ki, valamint új kémiai vegyületeket hoz létre.

1. ábra. A plazma

1. lépés: A víz elektrolízise A víz a Földön legnagyobb bőségben fellelhető erőforrás és a BlackLight Folyamat üzemanyaga.

2. ábra. A víz a BlackLight Folyamat üzemanyaga

A közönséges vizet először hidrogén és oxigén gázokra bontjuk az ismert módszerekkel. Az oxigén gázra nincs szükség a további folyamathoz, ezért azt szabadon engedhetjük.

720

3. ábra. A vizet közönséges elektrolízissel hidrogénre és oxigénre bontjuk

Az elektrolizáló cella anódjára és katódjára feszültséget adva hidrogén buborékok fejlődnek a katód mentén és oxigén buborékok az anód mentén. Az eredményül kapott reakció képlete a következő: H2O => H2 + 1/2 O2

2. lépés: Szétválasztás A hidrogén gázt hidrogén atomokra bontjuk az ismert módszerek segítségével: H2 => 2 H

721

4. ábra. A hidrogén molekulát atomjaira bontjuk

Azok a hidrogén molekulák, melyek kapcsolatba kerülnek bizonyos felhevített fémekkel (mint például a nikkellel vagy a titániummal) szétesnek atomjaikra. A hidrogén molekulák egy másik lehetséges szétválasztási módja az, hogy nagy energiájú elektronokkal bombázzuk a hidrogén molekulákat, ezáltal azokat energizáljuk és szétválasztjuk. Ezeket a nagy energiájú elektronokat mikrohullámú mezők, rádiófrekvenciás mezők vagy a plazmára kapcsolt feszültség segítségével kaphatjuk meg.

3. lépés: Katalízis A katalizátor a kémiai reakciók azon része, amely a reakció során változatlan marad. A BlackLight folyamatban csak bizonyos atomok és ionok szolgálnak katalizátorként, mint például a kálium atom vagy a strontium ion. A katalizátor elnyeli a hidrogén atom energiáját, miközben a hidrogén összezsugorodik és hidrino atom lesz belőle. A hidrinok sugara a normál hidrogén atom sugarának a fele, harmada, negyede stb. A katalízis folyamatábráját láthatjuk a következő ábrán.

722

5. ábra. A katalízis folyamata

Egy stabil atom a katalizátornak rezgés útján energiát adhat át anélkül, hogy energiát sugározna ki magából. Ehhez a két anyag elektromos vagy mágneses mezejének többpólusú párosításban kell lennie. Például két hidrogén atom hidrogén molekulává alakulásához arra van szükség, hogy rezgő energiaátvitel során hőt közöljenek egy harmadik testtel. A rezgő energiaátvitel az alapja az ipari foszfor fluoreszkáló fényének. Ha a katalizátor a kálium, akkor az pontosan annyi energiát nyel el, hogy három elektront ionizálhasson, kettőt a 3p elektronpályán, egyet pedig a 4s elektronpályán.

6. ábra. A kálium atom ionizálódása

723

A katalizátor (mely ebben az esetben kálium) az elektronokkal plazma állapotban újraegyesül. Ez foton kibocsátással jár, mely a plazmaállapotot kíséri. Ezt követően a katalizátor újra felhasználhatóvá válik. K3+ + 3 e- => K + 81,7426 eV

7. ábra. A kálium fénykibocsátás kíséretében egyesül az elektronokkal

A káliummal történő energiaközlés utáni pillanatban az atom mezeje négyszer nagyobb. Az elektronok az erős mező hatására befelé gyorsulnak, és vagy fotonként kisugározzák az energiájukat vagy pedig egy másik hidrogén atomnak átadva az energiát azt felgyorsítják. A nagysebességű hidrogénatomokat Gyors H-nak nevezzük. Ez megfigyelhető a BlackLight folyamat plazmájában.

724

8. ábra. Az elektronok az erős mező hatására befelé gyorsulnak, ami a hidrinok kialakulásához vezet

A hidrinok jelölése: H[aH/2], H[aH/3], H[aH/4] stb., ahol aH a normál hidrogén atom elektronhéjának a sugara.

4. lépés: A reakció Ezt követően a hidrino atomok reakcióba lépnek egymással és a káliummal. Ekkor új vegyületek keletkeznek, mint pl. dihidrino gáz vagy hidrino hidrátok: KHI vagy KH(1/4).

725

9. ábra. Dihidrino gáz

10. ábra. Hidrino hidrátok

Ezek a vegyületek nagyon stabilak a hidrinok magasabb kötési energiájának köszönhetően. Gyakran rendelkeznek új és érdekes tulajdonságokkal, mint pl. a szerves és szervetlen jellemzők keverékével.

726

5. lépés: Aránytalanság Miután a hidrinok kialakultak, azok fenntartják a reakciót. Például két fél hidrino reakcióba léphet, aminek során egy negyed hidrino és egy normál hidrogén atom keletkezik, valamint 68 eV energia szabadul fel.

11. ábra. Az aránytalanság

Ebben a példa reakcióban a két fél hidrino atomból az első lépésként egynegyed hidrino atom, egy szabad proton és egy szabadelektron keletkezik. 54,4 eV + H[aH/2] + H[aH/2] => H[aH/4] + H+ + e- + 108,8 eV A reakció második lépésében a szabad proton megköt egy szabad elektront, miközben kibocsát 13,6 eV-ot. H+ + e- => H[aH] + 13,6 eV

727

12. ábra. Mikor a szabad proton megköt egy szabad elektront, foton emisszió jön létre

A teljes reakció tehát a következő: H[aH/2] + H[aH/2] => H[aH/4] + H[aH] + 68 eV Végül ismét az itt már ismertetett hidrino kialakulási folyamat játszódik le.

A reakciók során megjelenő plusz energia a kozmoszban, azaz a "sötét anyagnak" nevezett térben is megfigyelhető EUV emisszióból származik.

13. ábra. A kozmoszból, azaz a "sötét anyag"-ból származó EUV emisszió

A szöveget innét fordítottam. Az angol eredeti szöveget is érdemes megnézni, mivel ott pár rövid animáció is van, ami szemléletesebbé teszi a folyamatot. 728

729

A Kvantummechanika alapjai

Ahhoz, hogy jobban megértsük a BlackLight Folyamatot, ismételjük át a kvantummechanika alapjait.

Az atomszerkezeti modell kialakulása Az atom felépítését leíró elméletek Démokritosztól számítva az idők folyamán egyre finomodtak. A Dalton-féle atomelmélet szerint az anyag legkisebb része az atom. Az elemek azonos atomokból épülnek fel, a vegyületek különböző elemek atomjaiból állnak. A XIX. sz. végén a sugárzással kapcsolatban elvégzett kísérletek viszont arra utaltak, hogy bizonyos körülmények között az anyagból az atomnál kisebb részecskék, elektronok válnak szabaddá. 1887-ben Hallwachs észrevette, hogy a negatív töltésű elektroszkóp ultraibolya fény hatására elveszíti töltését. Ezt úgy lehetett magyarázni, hogy az elektroszkópot elektronok hagyják el. Később ezt a jelenséget akkor is tapasztalták, ha alkáli fémeket látható fénnyel világítottak meg. Ezt a jelenséget elnevezték fényelektromos hatásnak, vagy idegen szóval fotoeffektusnak. Eszerint az atomnak még „elemibb” részecskékből felépített, összetett egységnek kell lennie. Az elektron negatív töltésű részecske, abszolút töltése az addig észlelt legkisebb elemi töltés, amelynek értéke: e = 1,602 * 10–19 C. Ha a katódsugárcső katódját megvilágítjuk, akkor abból elektronok lépnek ki, melyeket az anód és katód közé kapcsolt feszültséggel gyorsíthatunk illetve lassíthatunk. Philipp Lenard magyar származású, német fizikus 1902-ben a következő megállapításra jutott a jelenséget vizsgálva: 

A katódból kilépő elektronok mozgási energiája a megvilágító fény frekvenciájától lineárisan függ.



A kilépő elektronok száma a megvilágító fény intenzitásának növelésével nő, de mozgási energiájuk ettől független.

730



A katódból csak akkor lépnek ki elektronok, ha a megvilágító fény frekvenciája meghaladja a katód anyagára jellemző küszöbértéket.

Planck-nak jutott először eszébe az, hogy a sugárzást kibocsátó kis rezgések csak egy adott energiaadag egész számú többszörösével rendelkezhetnek. Ez azt jelenti, hogy az energia egy adott frekvencián csak meghatározott adagokban, kvantálva terjedhet. E = n * h * v ahol: 

E - az energia (J)



n - a kvantumok, azaz energia adagok száma (pozitív egész szám)



h - a Planck féle állandó (6,626 * 10-34 Js)



v - a részecske frekvenciája

1900-ban Planck úgy gondolta, hogy a képletbeli h tényező bármilyen kicsinek választható. Eredményét elküldte egy kísérleti fizikusnak, aki azt találta, hogy ha h értéke 6,626 * 10-34 Js, akkor a Planck által adott formula tökéletesen leírja a tapasztalati tényeket. Azóta a h-t Planck állandónak hívják. Mindennek magyarázatát Einsteinnek sikerült megadnia 1905-ben, melyért Nobel-díjat kapott. A Planck-féle kvantumhipotézisre alapozva feltételezte, hogy a fény energiája is csak kis adagokban terjedhet. Ezeket az energiacsomagokat a foton nevű részecskék hordozzák. Planck nyomán: E = h * v. Tehát Einstein szerint a fény a fotoeffektus során úgy viselkedik, mintha kicsiny részecskékből állna. Az értekezés legfontosabb része a fényelektromos egyenlet: 1 h * v = Eki + ( - * m * ve2) 2 Ennek lényege, hogy a fémlapra érkező foton energiájának egy része arra fordítódik, hogy az atomjától elszakítsa az adott elektront, vagyis fedezze az ehhez szükséges kilépési munkát (Eki), energiájának másik része pedig az elektron mozgási energiáját növeli. 1922-ben Compton észrevette, hogy ha egy kristályra röntgensugarakat bocsátunk, akkor azok szóródnak rajta. A szórt sugarak frekvenciája viszont kisebb, mint a beesőké. A frekvencia-változás 731

független a besugárzott anyag minőségétől. A jelenség magyarázata az, hogy az atom egy elektronjával ütköző foton az ütközéskor elveszíti energiájának egy részét, így az lecsökken. A lecsökkent energiához viszont alacsonyabb frekvencia érték tartozik. Az elektromágneses hullámok közül a legtöbb vizsgálatot a fényen végezték el. A kísérletek egy részében a fény részecskék áramaként, a kísérletek másik részében pedig hullámként viselkedett. Tudomásul kellett venni, hogy a fény kettős természettel rendelkezik. A fényt jelentő fotonok tehát valamikor részecskeként, valamikor pedig hullámként viselkednek. Energiájukat Planck hipotéziséből kiindulva az E = h * v képletből számolhatjuk ki. 1924-ben de Broglie Einstein fényre alkalmazott feltevését más részecskékre is kiterjesztette, vagyis minden részecskéhez hullámhosszat rendelt, amely szoros összefüggésben van a részecske lendületével: h

h

 = - = ----p

m * v

ahol: 

 - a részecske hullámhossza (m)



h - a Planck állandó (6,626 * 10-34 Js)



p - a részecske lendülete (kg * m/s)



m - a részecske tömege (kg)



v - a részecske frekvenciája

A hipotézis születésekor ezt még semmilyen kísérlettel nem tudták igazolni. Három évet kellett várni, amikor végül is sikerült kísérletekkel bizonyítani az elektronokra. de Broglie hipotézise ösztönözte Schrödingert a hullámmechanika megalkotására. (Erről majd kicsit lejjebb lesz szó.) Mivel az atomok elektromosan semleges részecskék, ezért az elektronok számával megegyező töltésű, de ellenkező - pozitív - előjelű részecskéket is kell tartalmazniuk. Lenard, majd 1911-ben Rutherford kísérletileg is megállapította, hogy az atom pozitív töltésű atommagból és negatív töltésű elektronokból álló összetett részecske. A kétféle töltés algebrai összege nulla. Rutherford

732

atommodelljével a legfőbb probléma az volt, hogy az elektrodinamika törvényei szerint a mag körül keringő elektronnak sugároznia kellene. Ekkor viszont csökkenne az energiája és a magba kellene zuhannia. A problémát Bohrnak sikerült megoldania hipotézisei segítségével, melyek Planck elképzeléseire alapozódtak. Planck elképzeléseiből kiindulva 1913-ban Bohr a Rutherford-féle atommodell ellentmondásait két elv bevezetésével oldotta fel: 1. A stacionárius pályák kvantumelve: Az elektron csak meghatározott energiával, diszkrét pályákon keringhet a mag körül. A keringés során – a klasszikus elektrodinamika törvényeivel ellentétben – sugárzásos energia veszteség nem történik. 2. A frekvenciaelv: Az atom csak akkor sugároz, ha az elektron az egyik pályáról a másikra ugrik. Ilyenkor energiáját egy foton formájában bocsátja ki. De ez fordítva is igaz: az atom csak olyan foton befogására képes, amelynek energiája éppen egyenlő a két pályaenergia különbségével.

1. ábra. A Bohr féle atommodell

Az atom által kisugárzott vagy elnyelt elektromágneses sugárzás és az elektron energiaváltozása között a következő összefüggés áll fenn: E = En - Em = h * v 733

amelyben En és Em az elektron energiája két lehetséges pályán. En > Em. Fénykibocsátás (emisszió) esetén En a kiinduló és Em a végállapot energiáját jelöli, míg a fényelnyelés (abszorbció) leírására a jelöléseket felcseréljük. A két állapot közti E energiakülönbség egyetlen foton energiájának felel meg. A kibocsátott vagy elnyelt sugárzás v frekvenciája nem lehet tetszés szerinti, hanem csak a E-nek megfelelő meghatározott érték. Ebből következően az atomok színképe diszkrét, vonalas szerkezetű. A színkép, idegen szóval spektrum az atomok által kibocsátott elektromágneses hullámok összességét jelenti. Ezek egy része a látható fény tartományába esik. A spektrum ugyanúgy prizmával állítható elő, akárcsak a Nap fényéből a szivárvány, hiszen a prizma az összes elektromágneses hullámot a frekvenciájától függő mértékben töri meg.

2. ábra. A fehér fény megtörése a teljes látható fény spektrumát, színképét idézi elő

Kétféle színkép létezik: az emissziós (kibocsátási) és az abszorpciós (elnyelési). Az emissziós színkép akkor jön létre, mikor egy anyagot gerjesztünk pl. fény vagy hő segítségével, az abszorpciós színkép pedig akkor jön létre, ha egy adott anyag elnyel egy bizonyos frekvenciájú fotont. Ez akkor történhet meg, ha a foton megfelel a Bohr-féle frekvenciakritériumnak, azaz energiája éppen akkora, mint az adott anyag egy elektronjának két energiaszintje közti különbsége. Ekkor az anyag a fotont elnyeli és ez a színképvonal hiányzik az emittáló anyag spektrumából. Pl. ha egy folytonos színképű fényforrás (pl. ívlámpa) fényét valamely anyagon át bocsátjuk a spektroszkópba, az ebben jelentkező színképből hiányoznak a vizsgált anyag által elnyelt hullámhosszak. Ezek az elnyelt vonalak alkotják az abszorpciós színképet.

734

3. ábra. Az emissziós és az abszorpciós színkép a folytonos színképpel összehasonlítva

A gázoknak vonalas színképe van. Ha a gáz forró, akkor emissziós spektruma is látható. Ha azonban hideg, akkor csak az abszorpciós. A folyadékok és a szilárd testek folytonos spektrumot adnak. Ez azzal magyarázható, hogy a közeli szomszédos atomok elektronjai is befolyásolják a kibocsátott foton hullámhosszát. Az izzólámpa ennek megfelelően folytonos színképet ad.

4. ábra. A gázok vonalas színképe

A színképvonalak vizsgálata vezetett el az elektronok kvantumszámainak felfedezéséhez. A hidrogénatomot nagy pontossággal leíró Bohr-féle atommodellt már a héliumatomra sem sikerült kielégítően alkalmazni. Ezenkívül a nagyobb rendszámú elemeknél nagy felbontóképességű spektroszkóppal több színképvonalat észleltek, mint amennyi az n kvantumszámok egyszerű kombinációjából várható. 735

A hidrogén színképének elemzése során azt tapasztalták, hogy az nem határozottan elkülönülő vonalakból áll, hanem a kép "elmosódott". Ennek oka, hogy egy adott főkvantumszámú pályához nem csak egy színképvonal tartozik. Sommerfeld 1915-ben ezért kiegészítette a Bohr-féle modellt azzal, hogy az elektronok nem csak körpályán keringhetnek a mag körül, hanem - akár a bolygók ellipszispályákon is. Az n főkvantumszámú elektron 1 körpályán és n-1 ellipszispályán keringhet. Ezek energiái igen közeliek egymáshoz, ezért látszottak a színképvonalak "elmosódottnak". Az egyes ellipszispályákat az ú.n. mellékkvantumszámmal jellemezhetjük, melynek jele: l. A körhöz l = 0 érték tartozik, az ellipszisekhez pedig az 1 és n-1 közé eső egész számok. A hidrogén atomot külső mágneses térbe helyezve új színképvonalak jelentek meg a spektrumában. Kiderült, hogy a régiek "felhasadásáról" van szó. Egy adott mellékkvantumszámú elektron ellipszispályája különböző térbeli irányítottságú lehet, ezekhez pedig különböző energiaszintek tartoznak. Ezért "hasadtak fel" a színképvonalak. Az adott mellékkvantumszámhoz tartozó különböző állapotokat a mágneses kvantumszámmal különböztetjük meg. Jele: m. Értékei: m = -l, l+1, ...-1, 0, 1, ...l-1, l. A mágneses kvantumszám tehát az elektronok impulzusmomentumának egy kitüntetett irányra való vetülete.

5. ábra. A hidrogén színképének módosulása a mágneses térben

A további vizsgálatok során kiderült, hogy az azonos mágneses kvantumszámú színképvonalak dupla szerkezetűek, vagyis két közel azonos energiájú elektron sugározza ki őket. 1925-ben Goudsmit és Uhlenbeck ötlete volt, hogy bevezessenek egy újabb kvantumszámot, aminek 736

segítségével értelmezhető a dublett szerkezet. Ezt spinkvantumszámnak nevezték el. Jele: s. Lehetséges értékei: 1/2 és -1/2 Kvantumszám

Jelentése

Értékei

n: főkvantumszám

körpálya sorszáma

n = 1, 2, 3, 4, ...

l: mellékkvantumszám

ellipszispályák száma

l = 0, 1, 2, 3, ..., n-1

m: mágneses kvantumszám

pályasík térbeli helyzete

m = -l, ...-1, 0, 1, 2, ..., l

s: spinkvantumszám

forgás iránya

s = 1/2 és -1/2

1. Táblázat. A kvantumszámok összefoglalása

Az n = 1 főkvantumszámú elektronok energiapályáit K-héjnak nevezzük, az n = 2-höz tartozókat Lhéjnak, az n = 3-hoz tartozó héjat M-nek stb. Az azonos mellékkvantumszámú állapotokat alhéjaknak nevezzük. Ezeket betűkkel is szokás jelölni: az l = 0, 1, 2, 3 számoknak rendre az s, p, d, f betűk felelnek meg (s: sharp, p: principal, d: diffuse, f: fundamental). Pauli fedezte fel 1925-ben, hogy egy atomon belül nem fordulhat elő két olyan elektron, amelyeknek mind a négy kvantumszáma megegyezik. Ebből kifolyólag a K-héjon legfeljebb 2 elektron tartózkodhat, az L-héjon maximum 8, az M-héjon legfeljebb 18, az N-héjon maximum 32 stb., tehát egy adott n főkvantumszámú héjon legfeljebb 2n2.

Főkvantumszám: n

Mellék kvantumszám: l

Mágneses

kvantumszám: Spektroszkópiai

m

jelölés

Héj

1

0

0

1s

K

2

0

0

2s

L

2

1

-1,0,1

2p

L

3

0

0

3s

M

3

1

-1,0,1

3p

M

3

2

-2,-1,0,1,2

3d

M

737

4

0

0

4s

N

...

...

...

...

...

2. Táblázat

6. ábra. A K atom szerkezete

A Bohr-féle atommodell szerint a hidrogénatomban is különböző energiájú pályákon helyezkedhet el az elektron. Az egyes pályákat n = 1, 2, 3, ... sorszámmal láthatjuk el. Ezek, mint már feljebb olvashattuk, a főkvantumszámok. Egy adott n főkvantumszámú pályán lévő elektron energiája: 1 En = -h * c * R * --n2 ahol: 738



h - a Planck állandó (6,626 * 10-34 Js)



c - a fény sebessége (~300 000 km/s)



R - az ún. Rydberg-állandó (1,1 * 107 1/m)



n - a főkvantumszám

A negatív előjel azért szükséges, mert az elektron az atomban kötött állapotban van, ezért energiája kisebb 0-nál. Gerjesztett állapotban (n = 2, 3, 4...) az elektron legfeljebb 10-8 s-ig van. A magasabb energiájú pályákról az n = 1 főkvantumszámú pályára való visszaugrások során kibocsátott foton energiáit az ún. Lyman-sorozat mutatja meg. n = 2 esetén ezt a sorozatot Balmer-sorozatnak, n = 3 esetén Paschen-sorozatnak, n = 4 esetén Brackett-sorozatnak, n = 5 esetén pedig Pfund-sorozatnak nevezzük.

7. ábra. Energiaátmenetek a hidrogén atomban

Ha az elektron az n pályáról az m pályára "ugrik" vissza, akkor az általa kisugárzott energia: 1

1

En,m = -h * c * R * ( --- - --- ) m2

n2

739

A kisugárzott foton energiáját pedig az E = h * v képletből kapjuk. Azt az energiát, melyet akkor sugározna az elektron, ha végtelen távolról zuhanna vissza alapállapotba, kötési energiának nevezzük, hiszen ugyanennyi energiára lenne szükség akkor is, ha az elektront el akarnánk szakítani a magtól. A hidrogén elektronjának kötési energiája: 1 Eköt = h * f = h * R * --- = 2 * 10-18 J = 13,6 eV m2

A kvantummechanika alapjai A fenti sorokban nagyjából megismertük a jelenleg használt atommodell kialakulásának történetét, ezt tanítják az iskolákban is. Viszont a Bohr féle atommodell is tökéletlen volt még, ezért pontosabb magyarázatokra volt szükség az egyes jelenségek magyarázatához. Így született meg a kvantummechanika. A kvantummechanika egészen más eszközrendszerrel próbálja leírni a részecskék világát, mint a klasszikus fizika. Alapfogalmainak megalkotásakor a cél az volt, hogy az addigi klasszikus fizikai modellek helyett mérhető mennyiségeket használjon a jelenségek leírására. A Thomson-féle atommodelltől

a

Bohr-féle

kvantummechanikának mátrixmechanika,

a

két másik

modellig

mindegyikük

párhuzamos

magyarázata

a

Schrödinger-féle

csődöt volt:

az

mondott egyik

hullámmechanika.

előbb-utóbb.

A

a Heisenberg-féle

Mindkét

elmélet

a

valószínűségszámítás segítségével írja le a jelenségeket. A klasszikus mechanikában legfeljebb a részecskesokaságok mozgásának követhetetlensége miatt kellett a valószínűség fogalmához folyamodni, a kvantummechanikában azonban ennek elvi okai vannak. A gázelméletben elvileg meghatározható egy részecske pályája, vagyis ha ismerjük az állapotát egy adott pillanatban, akkor következtetni tudunk arra, hogy milyen lesz a következő pillanatban. A két állapot között tehát ok-okozati összefüggés van. A modern fizikában ez nem így 740

van. Ha ismerjük egy részecske állapotát, abból még nem tudjuk meghatározni, hogy mi fog történni vele a következő pillanatban, legfeljebb a valószínűségét tudjuk meghatározni. Itt megszűnik az ok-okozati összefüggés a jelenségek között. Tehát a jelenből nem következtethetünk a jövőre. Ezt bizonyítja az alábbi kísérlet is:

8. ábra. A kísérlet

A fenti ábrán bemutatott kísérletben a réseken átbocsátott elektronok becsapódási helyét vizsgálták. Ha csak a felső rés volt nyitva, akkor az első ábrán látható becsapódási kép adódott. Ha csak az alsó rés volt nyitva, akkor a második ábrán látható képet kapták. Ha azonban mindkét rés nyitva volt és biztosan csak egyetlen elektron haladt át a réseken, akkor a harmadik ábrán látható igen meglepő eredmény született. Ez ugyanis egy interferenciakép, vagyis egyetlen elektron is képes interferenciára. Hogyan? Hiszen nyilvánvalóan egyszerre csak egy résen haladhatott át. Ekkor viszont nem jöhetne létre interferencia, mert ahhoz legalább két hullám szükséges. Természetesen nem úgy értelmezendő a probléma, hogy az elektron kétfelé szakadt, aztán újra egyesült, hanem azt jelenti, hogy egy részecske pályáját nem lehet előre megjósolni, csupán valószínűségek kombinációjaként írható le a mozgása. Megszűnik az ok-okozati összefüggés, hiszen a rés előtt mozgó elektron mozgásából nem tudunk következtetni a rés utáni elektron mozgására. Ha egy fényérzékeny ernyőt résen keresztül világítunk meg, a fény elhajlik a résen.

741

9. ábra.

Minél szűkebbre vesszük a rést, a kép annál elmosódottabb. A szűkebb rés a pontosabb helymeghatározást segíti elő, ekkor azonban az impulzus függőleges irányú határozatlansága nő. Ha a rés szélesebb, akkor kevésbé pontosan ismerjük a részecske helyét, viszont kevésbé hajlik el a résen, így lendületének határozatlansága csökken. A két mennyiség tehát nem határozható meg egyszerre pontosan. Tipikus példa a következő arra, hogy a hely és a lendület egyszerre nem határozható meg tetszőleges pontossággal. Mikroszkóp esetén, ha éles képet szeretnénk kapni például egy elektronról, akkor kis hullámhosszú, nagy frekvenciájú fényt kell használnunk. Ennek energiája is nagyobb, így az elektronnal történő ütközéskor jelentősen megváltoztatja annak lendületét. Tehát ha pontosabban meg akarjuk határozni az elektron helyét, akkor impulzusa teljesen bizonytalanná válik. Ha el szeretnénk kerülni, hogy az elektron jelentősen megváltoztassa lendületét, akkor a fény frekvenciáját csökkentenünk kell. Így viszont a mikroszkóp felbontóképessége is romlik, tehát nem tudjuk meghatározni az elektron pontos helyét. A fentiek alapján elmondható, hogy minél pontosabbat szeretnénk tudni az egyik mennyiségről, annál határozatlanabbá válik a másik. Heisenberg fogalmazta meg az ú.n. határozatlansági relációt, amely azt mondja ki, hogy a részecske impulzusa és helye nem állapítható meg egyszerre egy adott értéknél pontosabban: h  x * p vagy h/2 < x * p

742

A fenti összefüggések természetesen a tér bármely más irányára vonatkozóan is érvényesek. Heisenberg úgy fogalmazott, hogy a hely és az impulzus egymás kiegészítői, egymás komplementer tulajdonságai. A másik híres Heisenbergtől származó határozatlansági reláció az energia bizonytalanságára vonatkozik: h  E * t Ez azt jelenti, hogy ha egy nagyon rövid időtartamon belül akarjuk meghatározni az energiát, akkor annak értéke bizonytalan lesz, hiszen a szorzatban az időtartam értéke kicsi, ezért az energia bizonytalanságának nagynak kell lennie. Ha hosszú időtartamra vonatkozóan akarjuk meghatározni egy részecske energiáját, akkor annak bizonytalansága kicsi lesz. Ezzel magyarázható az ún. alagúteffektus is, amikor egy kötött részecske energiája nagyon rövid időre a potenciálgát fölé kerül. Az elektronok interferenciájára vonatkozó kísérletek alapján a kutatók arra az eredményre jutottak, hogy az elektronoknak hullámtermészete is van, s hullámhosszukat tömegük, valamint sebességük határozza meg. Az atomok elektronburkának mennyiségi leírására a kvantummechanika abból indul ki, hogy a mag körül keringő elektronnal a hozzátartozó hullám is a pálya mentén terjed. Ez a hullám csak akkor lehet stacionárius (vagyis csak akkor maradhat fázisban), ha a pálya kerülete egész számú többszöröse a hullámhossznak (a két végén rögzített húr esetéhez hasonló módon, amelyben állóhullámokat hozunk létre). Az elektron hullámtermészetéből tehát az következik, hogy az atom stacionárius állapotában nem lehetséges tetszés szerinti elektronpálya, hanem csak olyan, amelynek szögimpulzusa a h/(2) egész számú többszöröse.

743

10. ábra. Elektron-állóhullámok az atomban

A Schrödinger-egyenletnek csak bizonyos E energiaértékekre van megoldása (sajátértékek). Ezek az E sajátértékek megfelelnek a Bohr-féle atommodell megengedett energiaértékeinek. A hullámmechanika alapfeltételeiből tehát külön posztulátum nélkül következik, hogy az atomok energiatartalma stacionáriusan csak meghatározott értékeket vehet fel. A  függvény megfelelő értékeit a Schrödinger-egyenlet hullámfüggvényeinek vagy sajátfüggvényeinek nevezik. A hullámfüggvény fizikai értelmét a fény-, illetve a hanghullámokkal való analógia alapján tisztázhatjuk. Tudjuk, hogy ezeknél az amplitúdó négyzete az intenzitással arányos. A hullámfüggvény is hasonlóan értelmezhető, figyelembe kell azonban venni, hogy a bizonytalansági elvnek megfelelően az elektronra csak statisztikus valószínűségi megállapításokat tehetünk. Ennek megfelelően 2 annak a valószínűsége, hogy az elektron adott időpontban a tér valamely helyén található. Ez a valószínűség arányos az adott helyen mutatkozó átlagos töltéssűrűséggel (tartózkodási valószínűség). A valószínűségnek az atommagtól különböző távolságokban maximuma, illetve minimuma van. A maximumok helyei tekinthetők az elektron „pályáinak” az atomban. Erre való tekintettel szokás a hullámfüggvényeket pályafüggvényeknek, vagy röviden pályáknak (orbitáloknak) is nevezni. A kvantummechanika értelmében azonban ezek nem az elektron klasszikus értelemben vett „valódi” pályáit jelzik, hanem a tartózkodási valószínűség maximumainak helyeit. A kvantummechanika alapján, az elmondottak értelmében, nem lehet pontosan meghatározni az atom elektronjainak az állapotát adott időben, hanem csak a hullámfüggvényt értelmező statisztikus valószínűségi megállapításokat lehet tenni. Annak valószínűsége, hogy az elektron a tér valamely dV térfogatú részében van: 2 * dV. A valószínűségi függvény értéke az atommagtól való távolsággal folytonosan változik s a tér adott pontjaiban maximumai vannak. A  függvény valószínűségi jellegének megértésére képzeljük el a hidrogénatom elektronját egy világító pontnak. Ez a pont a tér különböző helyein a  függvény által megszabott valószínűséggel található meg. Ha egymás után nagyon sok atomról készítünk fényképet, s ezeket úgy helyezzük egymásra, hogy az atommag képe egybeessen, akkor az elektront jelképező világító pontok képei „felhővé” folynak össze („elkent” elektron). Ha a hidrogénatom alapállapotban volna, akkor a felhőnek a magtól 0,53 Å távolságra lévő gömbhéján volna a legnagyobb a radiális sűrűsége, s ettől minden irányban rohamosan csökkenne, majd a végtelenben zérussá válna. Ha a Bohr-féle elmélet helyesen írná le az atomot, akkor a vázolt eljárással éles kör-, illetve elliptikus pálya képe adódnék. A 744

kvantummechanika statisztikus jellege e gondolat-kísérletben azáltal domborodik ki, hogy éles pályák helyett a felhőszerű elektrontöltés sűrűségmaximumai jelentkeznek, s e felhő alakját lehet átvitt értelemben elektronpályának (orbitálnak) nevezni. A kvantummechanika alapján kiszámítható, hogy az atomok különböző állapotaiban hogyan változik a töltéssűrűség a hellyel. Az elektronfelhő állapotának a leírására továbbra is megtartjuk a fentebb ismertetett négy kvantumszámot.

11. ábra. Az elektronsűrűség változása a magtól mért távolság függvényében

Látható, hogy az elektroneloszlás gömbszimmetrikus.

12. ábra. A radiális elektronsűrűség eloszlása a mag körül a H-atom alapállapotában

745

Az elektronfelhő azonban elvileg csak a végtelenben tűnik el. Felvetődik a kérdés: mekkora az alapállapotú hidrogénatom sugara? Gyakorlatilag az atomban hatásszféraként azt a burkoló felületet tekintik, amelyen belül az elektron tartózkodási valószínűsége 90 %. Egyszerű számítások szerint a hidrogénatom sugara r0, 9 = 1,4 Å, a gyakorlattal jó egyezésben. Növelve a főkvantumszámot, s a másik kettőt zéruson hagyva, rendre 2s, 3s stb. orbitálokhoz jutunk. Ábrázolva a radiális elektronsűrűségeket, itt is gömbszimmetriás eloszlásokat kapunk, amelyek a magtól mért távolság függvényében lépcsőzetes maximumot adnak (1s, 2s, 3s). Térbeli kiterjedésüket ugyancsak a 90 %os tartózkodási valószínűség alapján számíthatjuk ki.

13. ábra. A 2s-állapot radiális elektronsűrűsége

Megváltozik a helyzet, ha a főkvantumszám mellett a mellékkvantumszám értéke is különbözik alapállapotbeli értékétől. Ekkor a gömbszimmetria megszűnik, és a tér különböző irányaiban a függvény más-más értékeket vesz fel. Derékszögű koordináta-rendszerben három, egymásra merőleges, azonos alakú és energiájú (háromszorosan degenerált) pályát kapunk. Az elektronsűrűség ez esetben a magban zérus.

746

14. ábra. A p-állapot elektronsűrűsége adott tengely irányában

A p-orbitálok a 90 %-os tartózkodási valószínűség követelményét betartva a következő ábrán látható, hengerszimmetrikus lobusokkal ábrázolhatók.

15. ábra. A p-orbitálok orientációja derékszögű koordináta-rendszerben

A d-orbitálok keresztmetszete négylevelű lóheréhez hasonlít, amely m 2 = 0 esetén deformált. Térbeli eloszlásuk síkszimmetrikus.

16. ábra. A d-orbitálok orientációja derékszögű koordináta-rendszerben

747

Mint látható, a főkvantumszám növekedésével egyre újabb atompálya-típusok jelennek meg.

Az atommag 1930-ban Bothe és Becker sugarakkal bombáztak berilliumot és azt tapasztalták, hogy igen erős sugárzás keletkezett. Chadwick 1932-ben megismételte a kísérletet és észrevette, hogy a sugárzás fél méter vastag ólomlemezen is áthatol. Ha azonban parafinlemezbe kerül, ott elnyelődik. Chadwick úgy magyarázta a jelenséget, hogy a régóta keresett neutronokból áll a sugárzás, amelyeket a részecskék löktek ki a berillium atommagjából. A ködkamrában olyan fonalnyomokat okoztak, amelyek ott keletkeztek és ott is végződtek. Ez csak úgy lehetséges, ha a semleges neutron meglök egy ködkamrabeli atommagot, amely ionokat kelt, azok pedig gyors rekombináció útján újra eltűnnek. A neutron ugyanis nem tudja ionizálni az atomokat. A Rutherford-féle kísérlet és a neutron felfedezése után kezdett összeállni a teljes kép az atomról. A magot protonok és neutronok alkotják, mérete 10-15 m nagyságrendű.

17. ábra. Az atommag szerkezete

Az atommagot az elektronfelhő veszi körül, az atom átmérője kb. 10-10 m. A mag alkotóelemeit közös néven nukleonoknak nevezzük. A benne lévő protonok száma azonos az elem periódusos rendszerbeli rendszámával (Z), ez határozza meg egyértelműen az adott elemet. A neutronok száma (N) a He-tól kezdődően nagyobb vagy egyenlő a protonok számával. Ez szolgálja az atommag stabilitását a protonok közti taszítóerő ellenében. A protonok és neutronok számának összege adja az atom tömegszámát (A). A = Z + N. Ugyanazon kémiai elem különböző neutronszámú - így egyúttal különböző tömegszámú - változatait az adott kémiai elem izotópjainak nevezzük. Ezen izotópok, habár kémiai tulajdonságaikban megegyeznek, magfizikai tulajdonságaikban alapvetően különbözők.

748

Az atommag sűrűsége kb. 1011 kg/cm3. Ebből az anyagból 1 cm3-nyit véve tömege megegyezne egy 300 m oldalélű vaskockáéval, ez több mint 200 millió tonna. A nukleonok közt egészen furcsa természetű, eddig ismeretlen erők, az ún. magerők hatnak. A nukleonok közötti kölcsönhatást erős kölcsönhatásnak nevezzük. Ez független a töltéstől, tehát neutron és neutron között ugyanolyan erősségű, mint proton-proton vagy proton és neutron között. Rövid hatótávolságú (10-15 m), csak a szomszédos részecskék között hat. Vonzó jellegű, közvetítői a mezon nevű részecskék. Az atommag tömege kisebb, mint alkotórészei tömegének összege. A tömegek különbsége egyenértékű a magot összetartó kötési energiával. Mivel a kölcsönhatás nagyon erős, ezért a magok átalakítása során óriási energiák szabadulnak fel. Az egy nukleonra jutó kötési energia mutatja meg, hogy mely atommagok hasítása ill. egyesítése jár energia felszabadulással. A természetben különösen gyakran fordulnak elő a 2, 8, 20, 28, 50, 82 és 126 proton- vagy neutronszámú elemek. Ezek rendre a He, O, Ca, Ni, Sn, Pb és a 126 neutronszámú Bi. Ennek az a magyarázata, hogy a magban is egy héjszerkezetnek megfelelően helyezkednek el a nukleonok. A protonok stabil részecskék, míg a neutronok nem. Élettartamuk kb. 17 perc. Ezután elbomlanak egy protonra, egy elektronra és egy antineutrínóra. Az egyenlet: n -> p+ + e- + v A legújabb eredmények szerint a nukleonok sem oszthatatlan részecskék, hanem ún. kvarkokból állnak. Ezen öt részecske Gell-Mann ötlete nyomán született meg, létezésüket azóta kísérletek is igazolták. Nevük: u(up), d(down), s(strange), c(charmed) és b(beauty). Feltételezik egy hatodik kvark, a t(truth) létezését is. Az u, c, t kvarkok töltése az elemi töltés 2/3 része, a d, s és b kvarkok töltése pedig az elemi töltés -1/3-szorosa. A proton két u és egy d kvarkból áll, a neutron pedig két d és egy u kvarkból.

749

18. ábra. Az atommagot felépítő részecskék

Ezt a rövid ismertetőt innét és innét ollóztam össze.

A fenti rövid ismertetőből láthatjuk, hogy a BlackLight Folyamat eredményeit kísérletileg is igazolni lehet a Spektrométer segítségével. A következő ábrán a BlackLigh cég által használt Spektrométer felépítését láthatod.

19. ábra. A spektrométer felépítése 750

Ennek a Spektrométernek a segítségével jól láthatóak az atomokat felépítő elektronok távolságai az atommagtól. A következő ábrán az egyik új hibrid, a KHCl spektrométeres elemzése látható.

20. ábra. Az egyik új hibrid (KHCl) spektrométeres mérése Mi az az elektronvolt?

A

BlackLight

Folyamatban

több

helyen

szerepelt

az

elektronvolt

kifejezés. Hogy mi is az pontosan, arról olvashatsz a következő sorokban.

Az elektronvolt egy SI mértékegység-rendszeren kívüli, csak az atomfizikában, magfizikában és részecskefizikában használható mértékegysége az energiának. Jele: eV.

751

Használhatók vele az SI prefixumok, pl. keV = 1000 eV, MeV = 1 millió eV, GeV, TeV stb. Egy elektronvoltnak nevezzük azt az energiát, amelyet az elektron 1 V megfelelő irányú potenciálkülönbség hatására nyer. 1 eV = 1,60217653 * 10-19 J. Mivel a munka a W = Q * U képlet alapján számolható, egy gyorsított részecske energiája egyszerűen kiszámítható elektronvolt egységben. Pl. ha a kétszeresen pozitív -részecskét gyorsítjuk 200 V potenciálkülönbségen, akkor 2 * 200 = 400 eV energiára gyorsítottuk fel.

Az elektronvolt és a tömeg Einstein speciális relativitáselmélete szerint az energia ekvivalens a tömeggel, csak egy állandó szorzóban - a fénysebesség négyzetében - tér el: E = m * c2. A részecskefizikusok ezért az eV/c2 egységet használják a tömeg egységének. Így például egyszerűen kiszámítható, hogy amikor az elektron és a pozitron találkozik, mivel mindkettőnek a tömege 511 keV/c2, ezért 1,022 MeV energiájú energia keletkezik fotonok formájában. A proton tömege 0,938 GeV, ami a magfizikában a GeV egységet nagyon kényelmessé teszi. A részecskefizikában és a magfizikában gyakran úgynevezett Planck-egységeket használnak, ahol c = 1, ilyenkor a tömegegység egyszerűen eV, keV, MeV, GeV.) Átszámítás SI egységre: 1 eV/c2 = 1,783 * 10-36 kg 1 keV/c2 = 1,783 * 10-33 kg 1 MeV/c2 = 1,783 * 10-30 kg (nagyjából két elektron tömege) 1 GeV/c2 = 1,783 * 10-27 kg (nagyjából egy proton tömege)

Az elektronvolt és a hőmérséklet

752

Összehasonlításul egy atombomba robbanáskor a töltött részecskék mozgási energiája 0,3-tól 3 MeV-ig terjed. Ehhez képest a légkör molekulájának mozgási energiája nagyjából 0,025 eV. Ahhoz, hogy a részecske elektronvoltban mért mozgási energiájából megkapjuk a Kelvinben mért hőmérsékletét, azt 11604-gyel kell szorozni: 0,025 * 11604 = 290 K

753

Ingyenenergia kinyerése analóg számítógéppel

Bevezető

A cím egy kissé megtévesztő, de analóg számítógépet használva is lehet ingyenenergiához jutni. A lényeg az, hogy az analóg komparátor nem aktív alkatrészekből áll, mint pl. tranzisztor vagy IC, hanem passzív elemekből: tekercsekből és kondenzátorokból. Az elvet Nicola Tesla dolgozta ki még a XX. század elején. A műküdési elvvel a következő oldalon ismerkedhetsz meg, majd pedig egy Naudin által megépített modell bemutatása következik. A működési elv, azaz Tesla elképzelése az elektromágneses hullámok terjedéséről

Ezen az oldalon olyan elmélettel ismerkedhetsz meg, amely szöges ellentétben áll az elektromágneses hullámok terjedésének jelenleg elfogadott formájával. Ez az az elmélet, amit Tesla ismertetett. Nagyon fontos még itt megjegyeznünk, hogy ez az "új" elmélet nem zárja ki a jelenlegit, de a jelenlegi elmélet se zárja ki Tesla elképzelését.

Arra

kérlek,

hogy

ezt

végig

tartsd

az

emlékezetedben, miközben az itt következő sorokat olvasod.

Mi az a transzverzális és longitudinális hullám? Kezdjük a transzverzális, azaz keresztirányú hullámokkal. A transzverzális hullámoknál a közvetítő közeg részecskéi a hullám terjedési irányára merőlegesen mozognak. Ha egy láncot vízszintesen kifeszítünk és az egyik végén az első láncszemet fel-le mozgatjuk, akkor az energia átterjed a lánc másik végébe. Miközben az energia a lánc egyik végétől a másikig terjed, a terjedési közeget alkotó egyes láncszemek egymáshoz képest felfelé és lefelé fognak

754

elhelyezkedni. Ebben az esetben a közeg részecskéi az impulzus terjedési irányára merőlegesen mozognak. Ez a típusú hullám a transzverzális hullám.

1. ábra. Transzverzális hullám

A longitudinális - azaz hosszirányú hullámoknál a közvetítő közeg részecskéi a hullám terjedési irányával párhuzamosan mozognak. Ha egy láncot vízszintesen kifeszítünk és az egyik végén az első láncszemet balra-jobbra mozgatjuk, akkor az energia átterjed a lánc másik végébe. Miközben az energia a lánc egyik végétől a másikig terjed, a terjedési közeget alkotó egyes láncszemek egymáshoz képest balra és jobbra fognak elhelyezkedni. Ebben az esetben a közeg részecskéi az impulzus terjedési irányával párhuzamosan mozognak. Ez a típusú hullám a longitudinális hullám.

2. ábra. Longitudinális hullám A magyarázó szöveget és a képeket innét vettem.

A tekercs és a kondenzátor Még mindig az alapoknál maradva vizsgáljuk meg kicsit közelebbről, milyen kapcsolat van a tekercs, a kondenzátor és az elektromágneses energia között.

755

A tekercset - vagy más néven mágneses induktort a mágneses energia tárolására és visszanyerésére használjuk az elektromos kapcsolásokban.

3. ábra. A tekercs Ez az energia a térben tárolódik a tekercs mágneses mezejeként. A tekercs térbelileg nyitott és ezt a teret használja fel a mágneses energia tárolására és visszanyerésére. Mikor az elektromágneses mezőben a mágneses mező kerül túlsúlyba, akkor a terjedés egy késleltetett transzverzális hullámként van feltűntetve. [Transverse ElectroMagnetic wave (TEM)]. A hullám terjedési sebessége valamivel a fénysebesség alatt van.

A kondenzátort - vagy más néven dielektromos induktort az elektromos energia tárolására és visszanyerésére használjuk az elektromos kapcsolásokban.

4. ábra. A kondenzátor A dielektromos energia rendszerint "statikus" elektromosságként jelenik meg, pedig ez minden, csak nem statikus. A kondenzátor térbelileg zárt, a dielektromos energia a szigetelő anyagban tárolódik, mely ideális esetben egyáltalán nem vezeti az áramot. Az elektromosság dielektromos megtestesülése az elektromos pólus. Mikor az elektromágneses mezőben az elektromos mező kerül túlsúlyba, akkor a pólusok longitudinális hullámokban terjednek. [Longitudinal Magneto-Dielectric wave (LMD)]. A hullám terjedési sebessége jóval a fénysebesség felett van!

Ez az a fajta elektromosság, amit Tesla a Nagyító Erősítőjével (Magnifying Transmitter) továbbított. Az LMD - melyet teljesen félreértelmeznek a modern elektromosságtanban gyakorlatilag egy közvetlen kapcsolatot tételez fel az adó és a vevő között, így azokat egy egységként kezeli. 756

Az LMD terjedését legkönnyebben a tükrözött geometria segítségével érthetjük meg. A villamosmérnökök és a geológusok a földet egy végtelen elektromos síknak veszik. Tesla a Nagyító Erősítőjével ezt a nézőpontot síkról pontra változtatta, így a Nagyító Erősítő működése közben a föld egy pont-elektródává változott, melyhez bárhol csatlakozni lehet! A tükrözött geometriában a pont és a sík közötti közbülső vonalak, valamint a mi példánkban az LMD hullámok az adó és a vevő között - közvetlen vonalként jelennek meg. Képzeljük el ezt a vonalat egy merev rúdként. Ha valaki hosszirányban tolja a rúd egyik végét, akkor erre a rúd ellenkező vége azonnal, azaz időveszteség nélkül reagál. A TEM hullámokat viszont egy kötéldarabként képzelhetjük el, amit erősen megrázva a hullám a kötél teljes hosszában végigfut, miközben veszít az energiájából. Amikor a polaritással rendelkező tekercseket és kondenzátorokat párhuzamosan összekötjük, azok elektromos gerjesztés hatására rezgőkört alkotnak. A rezgőkör kialakításának függvényében az túlnyomórészt vagy TEM vagy LMD hullámokat állít elő. A rezgőkörök teszik lehetővé számunkra, hogy a rádióhullámok széles skáláját felhasználva kommunikálhassunk egymással.

Analóg számítógépek Hogy teljesen megértsük az elektromos terjedésből eredő polaritásokat, vissza kell térnünk az analóg számítógépekhez. Az itt lévő magyarázatot Thomas J. Brown írásából ollóztam ki. Az 5. ábrán két kondenzátor és két tekercs olyan sematikus kapcsolását láthatjuk, melyben egy analóg számítógép egyik elemét alkotják.

5. ábra. Az analóg számítógép egyik eleme A transzverzális és longitudinális összetevők egymáshoz képest 90°-os eltéréssel terjednek. A 6. ábrán egy klasszikus analóg számítógépet láthatsz, melyben a hullámok a TEM hullámokra jellemző módon terjednek.

757

6. ábra. TEM hullámok terjedése az analóg számítógépben A jelgenerátor a baloldalon található. A mágneses terjedés, melyet egy külső tekercsen mérhetünk, a legerősebb a baloldalon és a leggyengébb a jobboldalon. A dielektromos terjedés, melyet egy különleges sokegységes foton-erősítővel érzékelhetünk, a leggyengébb a baloldalon és a legerősebb a jobboldalon. A mágneses és dielektromos összetevők a térben egymás tükörképei. Az ujjunkkal ellenőrizve azt tapasztaljuk, hogy a tekercsek a baloldalon, ahol a legerősebb a mágnesesség forrók, míg a jobboldali tekercsek, ahol a leggyengébb a mágnesesség - hidegek. A kondenzátorok a baloldalon, ahol a dielektromosság a leggyengébb - hidegek, míg a jobboldalon, ahol a legerősebb a dielektromosság - melegek. Ez a fajta áramkör gyenge rezgéseket kelt, melyek a fény sebességénél lassabban terjednek. A TEM hullám az elektromos hullámok nem természetes terjedési módja.

A 7. ábrán egy olyan analóg számítógépet láthatsz, melyben a hullámok az LMD hullámokra jellemző módon terjednek.

7. ábra. LMD hullámok terjedése az analóg számítógépben A jelgenerátor ismét a baloldalon található. A mágneses terjedés a leggyengébb a baloldalon és a jobboldal felé haladva növekszik. A dielektromos terjedés szintén a leggyengébb a baloldalon és a legerősebb a jobboldalon. A mágneses és dielektromos összetevők a térben egymással megegyeznek, ami szöges ellentéte az Elektromágneses Indukció törvényeinek, mely kimondja, hogy a mágneses és dielektromos összetevők négyzetes arányban vannak a térrel és az idővel! Az ujjunkkal ellenőrizve azt tapasztaljuk, hogy a tekercsek a baloldalról jobboldalra haladva egyre melegebbek a bennük lévő mágneses energiával arányosan. A kondenzátorok szintén a baloldalról jobboldalra haladva egyre melegebbek a bennük lévő dielektromos energiával arányosan. Ez a fajta áramkör erős rezgéseket kelt (magas a "Q"-ja). Ez az elektromosság terjedésének természetes

758

formája, melyet Tesla nagyon is jól ismert és ez a fajta elektromosság a fény sebességénél gyorsabban terjed.

Az angol nyelvű forrást itt nézheted meg.

Megjegyzés:

Az

itt

leírtak

szöges

ellentétben

állnak

az

elektromágneses hullámok terjedéséről tanultakkal. De ne feledjük, hogy amit az iskolákban tanítanak, az csak egy lehetséges formája az

elektromágneses

hullámok

terjedésének.

Ez

a

forma

lett

a

hivatalos irányzat, de már több mint száz éve létezett egy másik elképzelés, egy másik magyarázat is, ami nem került elismerésre a tudományos körökben. Ez persze koránt sem jelenti azt, hogy ettől még az nem lenne helyes.

A következő oldalon J. L. Naudin kísérletével ismerkedhetsz meg, ahol mérésekkel alátámasztott bizonyítékokat láthatsz Tesla elképzelésének helyességéről. Naudin készülékének ismertetése

Tesla

elektromágneses

próbálta annak

és

mérésekkel

helyességét.

ismertette

a

hullám-terjedési végzett

Mivel

kísérletét,

kísérleteiben

Naudin ezért

elméletét

a

a

igazolni

szokásos

jobb

Naudin is

ki

is

tudta

szűkszavúságával

érthetőség

kedvéért

Én

fűztem megjegyzéseket hozzá, míg Naudin magyarázatait idézőjelek közé tettem.

"Ezen az oldalon az elektromágneses kísérleteim következnek.

759

Az elektromágneses hullámok térben történő terjedésének tanulmányozására egy analóg számítógépet használtam, melyben az elektromos és mágneses összetevők transzverzális és longitudinális hullámként terjednek (TEM/LMD). Az analóg számítógép elemeit két különböző módon kapcsoltam össze."

1. ábra. Naudin analóg számítógépének egyik eleme Mint az ábrából is látszik, a tekercsek induktivitása 1,58 mH. Nagyon fontos, hogy a tekercsek induktivitásai megegyezzenek, mivel ekkor lesz szimmetrikus az áramkör. Naudin ezt úgy érte el, hogy egy speciális LC rezgőkörben állandó kapacitás és frekvencia mellett a tekercseket egyformán behangolta. (Ez a tesztelő rezgőkör nem azonos az 1. ábrán látható analóg számítógép elemmel.) A tekercsek adatai a következők: kb. 150 menetes, ami 85 mm hosszúságú 0,4 mm-es rézhuzalból készült. A vasmag 120 mm hosszú és 9 mm átmérőjű ferrit rúdból van. A kondenzátorok 0,1 F-os elektrolit kondenzátorok.

Naudin a kísérletekben a feszültséget kétféleképpen mérte. A tekercsek körül kialakult mágneses erőteret egy mágneses érzékelő tekerccsel (2. ábra - baloldalt), illetve az összes alkatrész (tekercsek és kondenzátorok) feszültségét oszcilloszkóppal (2. ábra - jobboldalt) mérte.

760

2. ábra. A mágneses érzékelő tekercs (balra) és az oszcilloszkóp (jobbra) A mágneses érzékelőt közelebbről a 3. ábrán láthatod.

3. ábra. A mágneses érzékelő

1. Kísérlet: A TEM hullámok terjedése "A TEM (Transverse ElectroMagnetic) kapcsolás a transzverzális elektromágneses hullámok térbeli terjedésének analóg szimulációja. Ez két párhuzamos vezetékből áll, mely az elektromágneses sugárzás terjedésének hagyományos formája."

761

Naudin a két párhuzamos vezeték alatt sorba kötött tekercseket ért, lévén, hogy a tekercsek is vezetékekből állnak.

4. ábra. Az analóg számítógép elemeinek hagyományos összekapcsolása (TEM hullámok)

A kapcsolási rajzot és az egyes elemeken mérhető feszültségeket a következő ábra mutatja.

762

5. ábra. A TEM kapcsolás és az egyes alkatrészeken mérhető feszültségek A kapcsolási rajzon feltűntetett 12 V nem a jelgenerátor kimeneti V1 feszültsége, hanem az erősítő tápegységének egyenfeszültsége. A generátor kimenetén 18 V-os szinusz hullám jelenik meg, ezt vezette Naudin a C1-es kondenzátorra. Az 5. ábrán feltűntetett feszültségértékeket a következő ábrán jóval szemléletesebben összehasonlíthatod.

6. ábra. A négyelemes TEM kapcsolás alkatrészein mért feszültségek "Figyeljük meg, hogy a mágneses és dielektromos összetevők a térben egymás

tükörképei." Naudin azt is megvizsgálta, hogy a tekercsekben és a kondenzátorokban milyen a feszültségek egymáshoz viszonyított fázisa.

763

7. ábra. A TEM hullámok a négy kaszkádban Érdemes megfigyelni, hogy a harmadik kaszkádban fázisfordítás történt az első, második és negyedik kaszkádhoz képest. Ennek okát Naudin nem részletezte. Lehet, hogy csak az oszcilloszkóp vezetékeit fordított polaritással kapcsolta az L3 tekercsre és a C4 kondenzátorra? Nagyon valószínű, mivel ha függőlegesen tükrözzük a harmadik kaszkád mérési eredményeit, akkor jól nyomon követhető az egyes kaszkádokban a jelek fázisa. A következő ábrán megfordítottam a harmadik kaszkád polaritását, hogy Te is pontosan lásd, mire gondolok.

764

8. ábra. A TEM hullámok a négy kaszkádban (a harmadik kaszkád jeleit grafikusan a vízszintes tengely mentén tükröztem) Így már minden a helyére került. A következő ábrán a bemeneti és kimeneti feszültségek fázisviszonyát nézheted meg.

9. ábra. A bemeneti és kimeneti feszültségek fázisviszonya Jól látható, hogy a kimeneti jel fázisa a bemeneti jel fázisához képest siet. 765

Ez a kísérlet az elektromágneses hullámok mágneses és dielektromos összetevőinek hagyományos, tudományos körökben elfogadott terjedését mutatta be.

2. Kísérlet: Az LMD hullámok terjedése "Az LMD (Longitudinal Magneto-Dielectric) kapcsolás a longitudinális elektromágneses hullámok térbeli terjedésének analóg szimulációja. Ez az elektromágneses sugárzás

nem hagyományos terjedése."

10. ábra. Az analóg számítógép elemeinek nem hagyományos összekapcsolása (LMD hullámok)

A kapcsolási rajzot és az egyes elemeken mérhető feszültségeket a következő ábra mutatja.

766

11. ábra. Az LMD kapcsolás és az egyes alkatrészeken mérhető feszültségek A kapcsolási rajzon feltűntetett 12 V nem a jelgenerátor kimeneti V1 feszültsége, hanem az erősítő tápegységének egyenfeszültsége. A generátor kimenetén 27 V-os szinusz hullám jelenik meg, ezt vezette Naudin az L1-es tekercsre. A 11. ábrán feltűntetett feszültségértékeket a következő ábrán jóval szemléletesebben összehasonlíthatod.

767

12. ábra. A négyelemes LMD kapcsolás alkatrészein mért feszültségek "Figyeljük meg, hogy a mágneses és dielektromos összetevők a térben megegyeznek." Naudin azt is megvizsgálta, hogy a tekercsekben és a kondenzátorokban milyen a feszültségek egymáshoz viszonyított fázisa.

13. ábra. Az LMD hullámok a négy kaszkádban

768

Ezen az ábrán Naudin szintén elkövetett egy kis mérési pontatlanságot, legalább is úgy tűnik, mivel az első kaszkádban a jelek fázisa szintén fordított. Valószínű, hogy ismét csak az oszcilloszkóp vezetékeit fordított polaritással kapcsolta az L2 tekercsre és a C1 kondenzátorra. A következő ábrán megfordítottam az első kaszkád polaritását.

14. ábra. Az LMD hullámok a négy kaszkádban (az első kaszkád jeleit grafikusan a vízszintes tengely mentén tükröztem) Így már minden a helyére került. A következő ábrán a bemeneti és kimeneti feszültségek Microvap V szimulátorral készített összehasonlító ábráját látod.

769

15. ábra. Microvap V-el szimulált BE/KI jelek

A következő ábrán a bemeneti és kimeneti feszültségeket és áramokat vizsgálhatjuk meg.

16. ábra. Az LMD kapcsolás bemeneti és kimeneti feszültségeinek és áramainak értéke

770

Az összes itt látható mérés célja az volt, hogy bebizonyosodjon, nagyobb teljesítmény jelenik meg a kimeneten, mint amennyit bevezettünk. Ezt sikerült is bizonyítani, amit a következő ábrán láthatsz.

17. ábra. Az LMD kapcsolás bemeneti és kimeneti teljesítményei

Az angol nyelvű forrást itt nézheted meg.

Jól látható, hogy egy bizonyos idő elteltével a kimeneti és bemeneti teljesítmények értékei többékevésbé stabilizálódtak. Először egy állandó növekedést tapasztalunk, majd elérünk egy maximumot. Ezt követően valamelyest csökken a teljesítmény, míg be nem áll egy közel állandó értékre. Ez a bemeneten kb. Pbe = 3 W, a kimeneten pedig kb. Pki = 12 W. Ebből könnyen kiszámítható, hogy a rendszer hatásfoka:  = Pki / Pbe = 12 / 3 = 4 => 400 % Tehát Tesla kapcsolása egy ingyenenergiát előállító készülék! Óhatatlanul felmerül azonban két kérdés:

771



Mi a magyarázata a jelenségnek, hogyan tudja ez a kapcsolás megcsapolni az étert?



Hogyan lehetne ezt a hatásfokot tovább növelni?

Az első kérdéssel kapcsolatban egyenlőre csak találgatni tudunk, a másodikra viszont már deduktív következtetéssel pontosan megadhatjuk a választ. A hatásfok 400 % és négy kaszkádunk van. Ez azt sugallja, hogy minden kaszkád 100 %-kal növeli a hatásfokot. De ha megnézzük a 12. ábrát, akkor világosan kitűnik, hogy nem ez a helyzet. Az első kaszkádtól kiindulva fokozatosan csökken a feszültség a harmadik kaszkádig, majd a 4. kaszkádban egy nagy ugrás történik. Tehát mind a négy kaszkádra szükség van az éter megcsapolásához. Ha ismét négy kaszkádot sorba kötünk, akkor a kimeneten elméletileg már 1600 %-os hatásfokot érhetünk el. Felírhatjuk, hogy a hatásfok:  = 4n, ahol n - a négyes kaszkádok száma. Az is bíztató, hogy nem kell nagy bemeneti teljesítményeket használnunk az éter megcsapolásához. Talán még az is elérhető, hogy nem is használunk külön jelgenerátort, hanem az elektromágneses térben lévő W teljesítményű hullámokat erősítjük fel ezzel az analóg LMD számítógéppel. Ráadásul ez a kapcsolás nem igazán "kopik" használat közben, mivel nincsenek benne forgó vagy aktív alkatrészek (motor, tranzisztor, elektroncső stb.) Lehet, hogy ez a jövő áramforrása? Ideáig érve a gondolatmenetemben azon töprengtem, hogy Naudin hogyan határozta meg a 17. ábrán látható kimeneti és bemeneti teljesítményeket. Ez nem volt világos a számomra. Azt írja, hogy a jelgenerátor egy 200 W-os erősítő, ami a tápegységéről 12 V-on 2,8 A-t vesz fel. Ez 12 * 2,8 = 33,6 W. Az, hogy nem 200 W, még érthető, hiszen nem a maximális teljesítményen dolgozik az erősítő. Viszont a 16. ábrán a jelgenerátorból felvett áram amplitúdója [I(v1)] a stabilizálódás után 480 mA körül van, a feszültség amplitúdója [U(v1)] pedig 27 V. Ez azonos áram és feszültségfázisok esetén Pmax = 27 V * 0,48 A = 12,96 W. Ha az átlagos teljesítményt számoljuk, akkor az Pátl = 12,96 * 0,707 = 9,16 W. Tehát a jelgenerátorból felvett átlagos teljesítmény 9,16 W, nem pedig 33,6 W. De ez a 9,16 W sem egyezik a 17. ábrán látható stabilizálódott 3 W-tal. Ez vagy azt jelenti, hogy különböző időkben végezte a mérést különböző jelteljesítményekkel, tehát a 16. és a 17. ábrák nem ugyanarról a mérésről szólnak, vagy pedig a bemeneti áramot és feszültséget nem a jelgenerátornál mérte, hanem az L1 tekercsnél. Ekkor elképzelhető, hogy az L1 tekercsben fáziskéséssel megjelenő áram I(L1) és a generátor feszültségével azonos fázisú U(L1) átlagos teljesítménye 3 W. De akkor nem jó a 17. ábra, mivel a bemeneti jel teljesítménye 9,16 W kell legyen. Ha már itt járunk, vizsgáljuk meg a kimeneti jel teljesítményét is. A stabilizálódás után az 772

L8-as tekercs feszültség amplitúdója kb. 40 V, az áram amplitúdó pedig kb. 0,32 A. Ebből következően viszont Pki = 40 V * 0,32 A = 12,8 W, az átlagos teljesítmény pedig Pátl = 12,8 W * 0,707 = 9,05 W. Ez már kisebb is, mint a befektetett 9,16 W-os teljesítmény. De a valóságban a kimeneten az áram 90°-os késéssel jelenik meg a feszültséghez képest, tehát az átlagos teljesítmény még kisebb lesz, mint a 9,05 W, talán a harmada, azaz kb. 3 W. Ezt a 16. és a 17. ábrák által számított teljesítmények közötti eltérést csak úgy lehet tisztázni, hogy magunk is elvégezzük ezt a kísérletet. Viszont akkor azt úgy kellene összeállítani, hogy a jelgenerátor egy egyszerű tranzisztoros szinusz jel generátor legyen, aminek a táplálása először mondjuk egy akkumulátorról történne, majd mikor az LMD kaszkádok kimenetén a jel stabilizálódott, akkor azt egyenírányítva a bemeneti jelgenerátor táplálására használhatnánk. Ekkor az akkumulátort lekapcsolhatjuk a jelgenerátorról. Ha a rendszer továbbra is működne, akkor egyértelműen bizonyítást nyerne az ingyenenergia megcsapolásának ténye.

773

Folyamatos Elektromos Generátor

Bevezető

Alberto Molina-Martinez kidolgozott egy ingyenenergiát termelő készüléket, melyet Folyamatos Elektromos Generátornak nevezett el. A generátor nem tartalmaz forgó alkatrészeket, csak vasmagokat és közönséges tekercseket. Az indukciós generátorokhoz hasonlóan az indításhoz külső áramforrásra van szükség, de miután a rendszer beindult, a kimenetéről a teljesítmény egy részét visszavezetve a gerjesztő tekercsekbe a generátor önállóan tovább működik, miközben megcsapolható plusz energiát - ingyenenergiát - termel. Először a háromfázisú generátorok működési elvéről olvashatsz, majd következik a szabadalom ismertetése. Ezt követően néhány videófilmet is megnézhetsz, ahol a feltaláló bemutatja a készülékét működés közben, majd azt próbáljuk megfejteni, hogy mi is lehet a működés fizikai magyarázata. A háromfázisú generátorokról

Mielőtt

megismerkednénk

Elektromos háromfázisú

Generátorának váltakozó

Alberto

Molina-Martinez

szabadalmával,

áramról

és

a

érdemes

háromfázisú

Folyamatos

felidéznünk

a

generátorokról

tanultakat.

A háromfázisú váltakozó áram A váltakozó áram (AC) teljesítménye fluktuál. A háztartásban, pl. a villanykörtéknél ez nem jelent különösebb problémát, mivel az izzószál még meleg marad azokban a rövid időszakokban is, mikor a teljesítmény leesik. Ugyanakkor más fogyasztóknál, mint pl. motoroknál az az igény, hogy a teljesítmény állandó maradjon.

774

Ahhoz, hogy állandó teljesítményt kapjunk egy váltakozó áramú rendszerből, három elválasztott váltakozó áramú, párhuzamosan futó vezetéket kell használnunk úgy, hogy a bennük folyó áramok fázisai a periódusidő 1/3-ával el legyenek tolva egymáshoz képest.

1. ábra. A feszültség változása a háromfázisú váltakozó áramoknál Az 1. ábrán ez jól látszik, ahol a piros görbe a periódusidő 1/3-ával előzi meg a kék görbét és a periódusidő 1/3-ával késik a sárga görbéhez képest. Ha a periódus 50 Hz (azaz 20 ms), akkor mind a három fázis egymástól 20/3 = 6 2/3 ms-mal tér el. A vízszintes időtengely bármelyik pontján a három fázis feszültségének összege nulla, a feszültségek különbsége pedig bármelyik két fázis között váltakozó áramú feszültséget eredményez.

Háromfázisú elektromos generátor Minden háromfázisú generátor forgó mágneses mezőt használ.

2. ábra. A háromfázisú generátor a forgó mágnessel

775

A 2. ábrán három elektromágnest helyeztünk el egy kör kerülete mentén. Mind a három elektromágnes a saját fázisában van kapcsolva a háromfázisú elektromos fogyasztóhoz. Mint látod, a három elektromágnes központ felé mutató pólusai váltakoznak. (S = Déli pólus, N = Északi pólus.) A betűk fekete színben jelennek meg, mikor a mágneses mező erős és világosszürke színben, mikor gyenge. Minden egyes fázis feszültségének a fluktuálása pontosan megegyezik a mágneses mező fluktuálásával. Mikor az egyik fázis a csúcson van, akkor a másik kettőben az áram ellentétes irányba folyik fél feszültségen. Mivel a három elektromágnes időzítése olyan, hogy 1/3 ciklussal térnek el egymástól, ezért a mágneses mező egy teljes fordulatot tesz egy ciklus alatt.

A szinkron generátor működési elve Ha elkezdjük körbeforgatni a 2. ábrán látható mágnest, akkor azt tapasztaljuk, hogy ez váltakozó áramot indukál a tekercsekben. Ha a mágnes mágneses mezeje erősebb, vagy ha nagyobb a forgató nyomaték, akkor több elektromos áramot kapunk, bár a generátor ugyanazzal a sebességgel forog. Az állandómágneses szinkron generátort a gyakorlatban nem sok helyen használják, mivel az állandó mágnesek egy idő után elveszítik a mágnesességüket, másrészt pedig az igazán erős mágnesek, melyek ritka földfémekből készültek, elég drágák még manapság is, pedig az áruk már sokat csökkent. Ebből kifolyólag az állandó mágnes helyett egyenárammal gerjesztett elektromágneseket használnak a szinkron generátorokban. Azonban az igazán elterjedt generátorok az aszinkron generátorok.

Az aszinkron generátor működési elve Ezt a típusú generátort indukciós generátornak is hívják.

776

3. ábra. Aszinkron generátor

Ennek a generátornak az az érdekessége, hogy eredetileg elektromos motornak tervezték. Gyakorlatilag a világ elektromos fogyasztóinak egyharmada indukciós motorokból áll. Indukciós motorok

hajtják

a

gyárak

gépeit,

az

elektromos

autókat,

pumpákat,

ventillátorokat,

kompresszorokat, mozgólépcsőket stb. Ennek oka a magasfokú megbízhatósága és az aránylagos olcsósága. Az aszinkron generátor kulcsfontosságú eleme a rotor, azaz a forgó kalitka. (Ezt korábban mókuskeréknek hívták.)

4. ábra. A forgó kalitka (rotor) A rotor az, ami megkülönbözteti az aszinkron generátort a szinkron generátortól. A rotor réz vagy alumínium rudakból áll, melyek elektromosan alumínium zárógyűrűkkel vannak összekötve. A 3. ábrán látható, hogyan helyezkedik el a rotor egy "vas" kéregben, mely vékony, szigetelt acéllemezekből áll, benne lyukakkal a vezető alumínium rudak számára. A rotor az állórész (sztátor) közepében helyezkedik el, mely ebben az esetben egy négypólusú állórész s amely közvetlenül kapcsolódik a háromfázisú hálózathoz.

777

Mi történik, ha kurblival megpörgetjük a rotort pontosan a motor szinkron sebességével, pl. 1500/perccel? A válasz: Semmi, mivel a mágneses mező pontosan a rotor sebességével forog, így nem jön létre az indukció jelensége a rotorban, ami ezáltal nem lép kölcsönhatásba a sztátorral. De mi történik akkor, ha a sebességet 1500/perc fölé emeljük? Ebben az esetben a rotor gyorsabban forog, mint a sztátor forgó mágneses mezeje, ami azt jelenti, hogy a sztátor erős áramot indukál a rotorban. Minél erősebben forgatjuk a rotort, annál nagyobb teljesítmény alakul át elektromágneses erővé a sztátor számára és ebből következően nagyobb elektromos teljesítmény indukálódik a rotorban. Az aszinkron generátor sebessége a forgatónyomaték függvényében változik. A gyakorlatban a százalékban mért különbség a csúcsteljesítménykor használt sebesség és a terheletlen állapotban szükséges sebesség között nagyon kevés, kb. 1 %. A szinkronsebesség százalékos különbségét a generátor csúszásának nevezzük (angolul slip). Egy négypólusú generátor üresjárati sebessége 1500/perc, míg a maximális terhelésnél 1515/perc. A kalitka rotorok nagy előnye, hogy automatikusan illeszti saját magát a sztátor pólusainak számához. Ugyanazt a rotort használhatjuk a pólusok számának széles skáláján. Az állandómágneses szinkrongenerátorral ellentétben - mely külső tápforrás nélkül indítható - az aszinkron generátor sztátorának mágnesezése szükséges az indítás előtt. Ez megoldható kondenzátorokkal is, melyek elegendő mágnesező áramot tudnak biztosítani. Ezen kívül szükség van még arra is, hogy a rotor vasában egy kis visszamaradt mágnesesség is legyen, mikor indítjuk a generátort. Ellenkező esetben külső tápegységre van szükség a rendszer indításához.

A generátorok pólusainak száma A háromfázisú fogyasztóra közvetlenül kapcsolódó generátor sebessége állandó. Ha megduplázzuk a sztátor elektromágneseinek a számát, akkor a mágneses mező forgásának a sebessége a felére csökken. Az 5. ábrán láthatjuk, hogy a mágneses mező az óramutató járásával megegyező irányban fél fordulatot tesz meg, mielőtt újból elérné az eredeti mágneses pólust.

778

5. ábra. Négypólusú generátor a forgó mágnessel Ez a fajta generátor négy pólussal rendelkezik, két déli és két északi pólussal. Mivel a négypólusú generátor periódusonként fél fordulatot tesz meg, ezért az 50 Hz-es periódus eléréséhez 25/sec = 1500/perces fordulattal kell forgatni a mágnest. Mikor megduplázzuk a szinkron generátor pólusainak számát, akkor meg kell dupláznunk a rotor mágneseinek a számát is, mint ahogy az az 5. ábrán látszik, ellenkező esetben a pólusok nem egyeznének meg. (Itt két patkó mágnest is használhatunk.) A pólus-párok számát úgy növelhetjük meg, hogy további három elektromágnest adunk a sztátorhoz. Kilenc elektromágnessel hatpólusú generátort kapunk, mely az 50 Hz eléréséhez 1000/perces fordulatszámon kell, hogy forogjon. A következő táblázatban a különböző pólusszámú szinkron generátorok fordulatszámait láthatod. Pólusszám

50 Hz

60 Hz

2

3000/perc

50,0/sec

3600/perc

60,0/sec

4

1500/perc

25,0/sec

1800/perc

30,0/sec

6

1000/perc

16,6/sec

1200/perc

20,0/sec

8

750/perc

12,5/sec

900/perc

15,0/sec

10

600/perc

10,0/sec

720/perc

12,0/sec

12

500/perc

8,3/sec

600/perc

10,0/sec

1. táblázat. A szinkron generátor sebessége a pólusok függvényében

779

A "szinkron generátor sebessége" kifejezés arra a sebességre utal, mikor az a hálózati frekvenciával szinkronban forog. Ez a kifejezés azonban a generátorok többi típusára is alkalmazható. Az aszinkron (indukciós) generátor esetében ez a generátor terheletlen állapotában mért sebesség.

Az angol nyelvű forrást itt nézheted meg.

A következő oldalon a Folyamatos Elektromos Generátor szabadalmával ismerkehetsz meg.

Folyamatos Elektromos Generátor - Szabadalom

Az

itt

olvasható

szabadalomra,

akárcsak

magára

a

Folyamatos

Elektromos Generátorra Joubert Attila hívta fel a figyelmemet, s egyúttal le is fordította angolról magyarra, amit külön köszönök.

A generátor rövid leírása Egy álló hengeres elektromágneses mag, egy darabban vékony lemez-szalagból készítve a kívánt magassággal, sugárirányban elosztott zárt résekkel rendelkezik, ahol két háromfázisú tekercselrendezés van együtt egyazon résekben, egy a közepénél egy pedig kívül, forgó elektromágneses mező létrehozása céljából, ideiglenesen egy háromfázisú áram használatával ezeken az úgynevezett tekercseken, melyek a második tekercsen feszültséget indukálnak, aminek hatására a kimenő teljesítmény sokszorta nagyobb a betápláltnál. Visszacsatolva a rendszert, az átmeneti áramforrás lecsatlakoztatható. A generátor aztán magától működik, korlátlan ideig folyamatosan nagy mennyiségű energiát termelve.

Feltalálók:

Levelezési cím:

Molina-Martinez, Alberto; (West Palm Beach, FL) Kimberly A. Chasteen Williams Mullen

780

Suite 210 One Old Oyster Point Road Newport News VA 23602 US Széria szám:

091863

Sorszám:

10

Beadva: U.S.

2002. március 06. érvényes

osztály: U.S.

310/40R

publikáció

osztálya:

310/40.00R

Belső osztály:

H02K 001/00

Igények (szerzői jogi /a fordító/) 1. Folyamatos Elektromos Generátor (FEG), mely magába foglal: egy több rést tartalmazó magot; forgó elektromágneses mezőt keltő álló középrészt; a réseknél található középrésznek nevezett részt, mely elektromos energiát kelt; és energiaforrás a középrész táplálására. 2. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben a mag egy darabból tervezett szerkezet. 3. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben a mag a továbbiakat tartalmazza: egy külső rész és abban egy azzal egybeépített belső rész, a részek közti légrések és elmozdíthatóság nélkül. 4. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben a mag rétegelt lemezkötegből tervezett. 5. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben a mag ragasztott, szigetelt és összeszorított ferromágneses porból (Ferrit /a ford./) készült.

781

6. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben a mag egy szilád hengeres központi részt tartalmaz. 7. A 6. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, melyben számos rés húzódik a belső hengeres résztől a (belső /a. ford./) mag külső határáig. 8. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az elektromos tekercsek első csoportja az indukáló részben van. 9. Az 1. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az elektromos tekercsek második csoportja az indukált részben van. 10. A 8. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben a tekercsek első csoportja kétpólusú elrendezésű (két szál vezetékkel csatlakozik /a ford./). 11. A 9. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben a tekercsek második csoportja kétpólusú elrendezésű. 12. A 8. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az elektromos tekercsek első csoportja háromfázisú és egymástól 120 fokot bezáróan középütt elrendezett.

13. A 9. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az elektromos tekercsek második csoportja háromfázisú és egymástól 120 fokot bezáróan középütt elrendezett. 14. A 7. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az indukáló részek a résekben a központi hengeres részhez közel vannak. 15. A 7. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az indukált részek a központi hengeres résztől távol vannak. 16. A 7. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, továbbá az azt tartalmazó visszacsatoló rendszer, mely az indukált részből energiát szolgáltat a generátor számára (önmagának /a ford.) 17. A 16. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor, amiben az áramforrás eltávolítandó, ha egyszer már a visszacsatoló rendszer üzemel, árammal látva el a generátort.

782

18. A 16. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor tartalmaz továbbá egy szabályzó rendszert a szolgáltatott teljesítmény szabályzására. 19. A 7. igényben leírt Folyamatos Elektromos Generátor tartalmaz továbbá egy fázistoló egységet, a szolgáltatott teljesítmény fázisának helyreállításához.

Leírás A nevezett készülék kereszt-hivatkozásai: A jelen alkalmazás 1999. június 15-én beadva, elsőbbséget élvez az U.S. Provisional Application Ser. No. 60/139,294 sorszámmal.

A találmány háttere 1. A találmány alkalmazási területe Jelen találmány leginkább az elektromos energiatermelő rendszerekhez sorolható. Pontosabban a jelen találmány az önellátó elektromos energia egységekhez tartozik. 2. A hivatkozott tárgy leírása. Azóta, hogy Nikola Tesla feltalálta és szabadalmaztatta többfázisú generátor-rendszereit, indukciós motorjait és transzformátorait, ezen a területen nem történt alapvető fejlesztés. A generátorok forgó mechanikus részekkel állítják elő a többfázisú feszültséget és áramot, rendszerint mágneses mező fizikai erőt felhasználó forgatásával, mely mező áthalad a motor sugárirányú tekercsein. Az indukciós motorok működésének alapja a mechanikusan forgatott elektromágneses mező létrehozása volt, inkább mechanikusan forgatott mágneses mező, mely feszültséget és áramot indukál, elektromotoros erőt létrehozva, ami mechanikai energiaként vagy erőként hasznosítható. Végül a transzformátorok alakítják át a feszültségeket és az áramokat a nagy távolságú átvitelhez és a felhasználható mértékre. Az összes jelenlegi elektromos generátorban az energia kis mennyiségét - rendszerint a nagy generátorokban a kimenő teljesítmény kevesebb, mint egy százalékát - a mechanikusan forgatott

783

elektromágneses pólusok gerjesztésére használják, ami feszültséget és áramot kelt a pólusok anyagához képest relatív sebességgel (az álló részhez képest relatív/ a ford./) mozgó vezetőkben. Az energia maradékát arra használják, hogy elektromosságot kapjanak, a tömegek szükségszerű mozgatásával, mely olyan veszteségeket hoz be, mint: mechanikai veszteségek, mágnesezési veszteségek, rézveszteség, tekercs-veszteség, armatúra veszteségek, légrés veszteségek, kapacitív veszteségek, skin-hatás veszteségei, hiszterézis veszteségek, melyek együttesen felesleges teljesítmény beviteli igényért felelősek, mindig csökkentve a létrehozható (hasznos /a ford./) elektromos energiát.

A találmány összegzése A Folyamatos Elektromos Generátor tartalmaz: egy álló hengeres elektromágneses magot, mely egy darabból a kívánt magasságú, vékony lemezelt kötegből készült, amibe kettő háromfázisú tekercselés van helyezve, egyazon résekbe egymáshoz képest fizikálisan el nem mozduló módon. Ha a tekercselések egyike ideiglenesen csatlakozik egy háromfázisú áramforráshoz, így forgó elektromágneses mező keletkezik, és az így létrejött mező metszi az állórész második tekercskészletét, feszültséget és áramot keltve abban. Így az egész generátor kimenő teljesítményének egy százalékánál is kevesebb szükséges a forgó mágneses mező gerjesztésének fenntartásához. A Folyamatos Elektromos Generátorban nincsenek mechanikus veszteségek, súrlódási veszteségek, rézveszteség, tekercselési veszteségek, armatúra veszteségek, vagy légrés veszteségek, mivel semmiféle mozgás nincs. Van viszont: kapacitív veszteség, örvényáram veszteség, hiszterézis veszteség, melyek a generátor felépítéséből és annak anyagaiból erednek, de hasonló mértékben, mint a többi (hagyományos /a ford./) generátornál. A jelenlegi elektromos generátorokban a teljes előállított teljesítmény kevesebb, mint egy százaléka fordítódik a saját mágneses mezejének előállítására; a jelenlegi generátorok teljes kimenő teljesítményéhez szükséges mechanikai energia az elektromos áram előállítása során történő forgatáshoz használódik fel. A Folyamatos Elektromos Generátornál nincs szükség mozgásra, mivel a mező forgó elektromágneses természetű, így a teljes mechanikai energia befektetése szükségtelenné válik. A mag anyag és a tekercsrendszer azonos gerjesztő árama mellett a

784

Folyamatos Elektromos Generátor sokkal hatékonyabb, mint a jelenlegi generátorok, ami azt is jelenti, hogy jelentősen több energiát termel, mint amennyit igényel működéséhez. A Folyamatos Elektromos Generátor rendszere visszacsatolható, az átmeneti áramforrás lecsatlakoztatható és a generátor korlátlan ideig tovább működik. Mint más generátor, a Folyamatos Elektromos Generátor is az előállított elektromos energia egy kis részével gerjesztheti a saját elektromágneses mezejét. A Folyamatos Elektromos Generátor elindításához igényli csak egy külső háromfázisú áramforrás csatlakoztatását, aztán az lecsatlakoztatható az indulás után, az itt leírtak szerint. A leválasztás után korlátlan ideig méretének megfelelő, nagy mennyiségű elektromos energiát kelt. A Folyamatos Elektromos Generátor az összes ma használatos motort és generátort méretező és tervező matematikai képlettel számolható és méretezhető. Minden ma használatos elektromos indukciós törvénnyel és paraméterrel összhangban van. Kivéve az energia megmaradás törvényét, ami nem matematikai egyenlet, hanem elméleti alapelv, és számos esetben nincs szerepe az elektromos generátorok matematikai számításában, a Folyamatos Elektromos Generátor megegyezésre kényszerít minket az összes fizikai és elektromérnöki törvénnyel. A Folyamatos Elektromos Generátor felülvizsgáltatja velünk az energia megmaradás törvényét. Hitem szerint elektromosság sosem származik a gépeket az ellenhatások ellenében mozgató mechanikai munkából. A mechanikai rendszer csak a pillanatnyi utat szolgáltatja az elektromosság kondenzációjához. A Folyamatos Elektromos Generátor sokkal hatékonyabb utat szolgáltat az elektromosságnak.

A találmány részletes leírása A jelen találmány egy Folyamatos Elektromos Generátor, ami több energiát képes termelni, mint amennyi a működtetéséhez szükséges. Az alapötlet az ideiglenes háromfázisú áramforrásra csatlakoztatott háromfázisú állórész által létrehozott fizikális mozgatás nélküli forgó mágneses mezővel indukált feszültségekben és áramokban rejlik, valamint a nevezett forgó mágneses mező útjába helyezett állórész vezetékeiben, melyek szükségtelenné teszik mechanikai erők alkalmazását. Az alaprendszer az 1. ábrán figyelhető meg, ami a jelen találmány egy megvalósítását mutatja.

785

1. ábra. A jelen találmány egy megvalósítása Az (1-es) állórész ferromágneses magja, a (3-as) háromfázisú indukciós tekercsekkel, melyek egymástól 120 fokot bezáró csillag-kapcsolásban (6-os) elrendezett, szolgáltatják a forgó elektromágneses mezőt, ahol a háromfázisú feszültség kétpólusú elrendezéssel van hasznosítva. Az (1-es) mag belsejében légrés nélkül van egy második, (2-es) álló ferromágneses mag. Ennek a második (2-es) magnak is háromfázisú álló tekercsei vannak (4a az 1. ábrán és 4b a 2. ábrán), az 1. és 2. ábrán látható elrendezésben a külső indukciós mag tekercseivel (3-as). A két tekercsrendszer közt nincs elmozdulás, mivel légrés sincs köztük. Egyik magnak sincs tengelye, lévén, hogy nem forgó magok. A két mag szigetelt, kötegelt lemezelt módon, vagy szigetelt ferromágneses porból (ferrit /a ford./) is készülhet. A rendszer egyaránt működhet úgy, hogy a 4b belső tekercselés 4a belső álló vezetőire az A 5a, B 5b és C 5c külső (3-as) háromfázisú tekercselésen át csatlakozik a háromfázisú áramforrás, vagy a (3-as) külső tekercseken indukáló háromfázisú feszültség és áram a T1 7a, T2 7b és T3 7c kapcsokra csatlakozik a 4b belső tekercseken. Ha az A 5a, B 5b és C 5c kapcsokon háromfázisú feszültséget alkalmazunk, akkor az áramok azonos nagyságúak, de egymástól időben 120 fokkal eltérő fázisúak lesznek. Ezek az áramok hozzák létre a változó mágneses teret, ami forgó mágneses mezőként jelentkezik. Az elrendezés széles tartományon belül 786

változhat, hasonlóan a mai háromfázisú generátorokhoz és motorokhoz, de az alap mindig ugyanaz, egy mozdulatlan de forgó elektromágneses mező, mely feszültséget és áramot kelt az útjába helyezett vezetőkben. Az ábra kétpólusú elrendezést mutat, de sok más elrendezés is használható ugyanúgy, ahogyan a hagyományos motoroknál és generátoroknál is. A 2. ábra mutatja a belső 4b tekercselés háromfázisú elrendezését, mely gyakorlatban a 120 fokos szimmetrikus feszültségeket és áramokat szolgáltatja.

2. ábra. Az 1. ábrán látható jelen találmány egy megvalósításának belső huzalozási rajza Ez olyan, mint a kétpólusú elrendezés. Sok más, három és többfázisú elrendezés használható. Ha vezeték keresztezi a forgó mágneses mezőt, feszültség keletkezik annak kapcsai közt. A kölcsönhatás attól függ, ahogyan a rendszerünkben felhasználjuk azt. Esetünkben háromfázisú feszültség csatlakozik a T1 7a, T2 7b, T3 7c és a 8-as számú nulla vezetékekre. A kimenő feszültség a forgó mágneses tér erősségétől, frekvenciájától (ami a forgási sebességet jelenti), a menetszámtól és a mezőt keresztező vezetők hosszától fog függeni ugyanúgy, ahogyan más (hagyományos /a ford./) generátoroknál is.

787

A 3. ábra a jelen találmány egy olyan másik megvalósítását mutatja, ahol a generátor a lemez (9-es) kötegelésével készül, kívánt magasságú hengereket építve abból.

3. ábra. A jelen találmány másik megvalósításában egy lemez-réteg (lemezköteg egy rétege /a ford./) Ez a megvalósítás készülhet egy darab ferrit anyagból is. A belső (4a/4b) és a külső (3-as) tekercseknek a (10-es) rések adnak helyet, melyek az indukált és az indukáló tekercsek (lásd 5. ábra). Ennél az esetnél egy huszonnégy réses lemez látható, de a rések száma széles tartományok közt változtatható a felépítéstől és az igényektől függően. A 4. ábra a jelen találmány egy másik megvalósításához szükséges két darabból álló lemezt mutatja.

788

4. ábra. A jelen találmány egy másik megvalósításához szükséges kétrészes lemez-réteg (lemezköteg egy rétege /a ford./) Gyakorlati okok miatt a lemez, a látható módon két részre (9a és 9b) osztott, a tekercsek nagyüzemi beilleszthetősége céljából. Ekkor azok (a tekercsek, előre elkészítve /a ford./) egy darabként szilárdan beszerelhetők. A fent leírt 9, 9a vagy 9b lemezek a veszteségek lecsökkentése céljából, vékony (0,15 mm vagy vékonyabb) szigetelt nagy mágneses permeabilitású és alacsony hiszterézisű lemezből készíthetők, olyanból, mint a Hiperco 50A vagy hasonló, vagy préselt, elektromosan szigetelt ferromágneses porból (ferrit /a ford./), amelyeknek kicsi az örvényvesztesége, valamint a hiszterézis-vesztesége, amiért a generátor jó hatásfokú lehet.

A generátor működése A Folyamatos Elektromos Generátort, amint a következőkben leírtakban és a hozzájuk tartozó rajzokon is látható lesz, kis gerjesztő áramú, erős forgó elektromágneses mező gerjesztésére tervezték és méretezték. Olyan lemezelt anyagok használatával, mint a Hiperco 50A, két Teslánál is erősseb forgó mágneses mezőt érhetünk el, mivel nincsenek légrés veszteségek, mechanikai veszteségek, tekercs veszteségek, armatúra és egyéb veszteségek. Ez teszi lehetővé az egymással

789

120 fokos szöget bezáró 13, 14 és 15-ös indukciós tekercsek A, B és C 12 kapcsaira (5a, 5b és 5c az . 1. ábrán) csatlakoztatott átmeneti háromfázisú áramforrás használatát (ld. 5. ábra).

5. ábra. A jelen találmány egy másik, a 3. vagy 4. ábrákon látható lemezelt megvalósításának a huzalozása Az 5. ábra mutatja a 13, 14 és 15-ös indukciós tekercsek térbeli elrendezését, és a 18a, 18b, 19a, 19b, 20a és 20b indukciós tekercseket is. Az indukált és az indukáló tekercsek ugyanabba a 10-es, 16-os és 17-es résekben helyezkednek el azonos elrendezéssel. Noha a rendszer mindkét irányba működik, a jobb elrendezésnek az néz ki, ha a 13, 14 és 15 indukáló tekercsek középen, a 18a, 18b, 19a, 19b, 20a és 20b indukált tekercsek pedig kívül helyezkednek el, mivel nagyon kis tekercsek kellenek a folyamat során kis veszteségű, nagyon erős forgó mágneses tér indukálásához, valamint sokkal nagyobb és erősebb tekercs kell a rendszer által szolgáltatott összes teljesítmény kinyerésére. Mindkettő tekercselés csillagba van kötve (nem látni), de más generátorokhoz hasonlóan, másként is köthetők. Ez az elrendezés azonos az 1.ábra és a 2. ábra elrendezéseivel. A 13,14 és 15 indukáló tekercsek úgy lettek méretezve és tervezve, hogy a generátor a hagyományos háromfázisú hálózatról indulhasson (pl. fázisonként 220V 60Hz). Ha a helyi hálózat nem megfelelő, a feszültséget a tervezett megfelelő szintre szabályozhatjuk, mondjuk egy háromfázisú szabályozható transzformátorral (toroid transzformátor /a ford.), vagy elektromos 790

szabályzóval, vagy inverterrel…stb. Ha egyszer rendelkezünk ezzel az erős forgó és a 18a, 18b, 19a, 19b, 20a és 20b indukciós tekercseket metsző mágneses mezővel, akkor a mágneses fluxus, a tekercsek menetszáma, a használt (a forgási sebességgel azonos) frekvencia és a forgó mezőt metsző vezetők hossza által meghatározott megfelelő háromfázisú feszültség indukálódik a T1, T2, T3 és N21 csatlakozókon, akárcsak más alternátoroknál. Alkalmazhatjuk az általunk kívánt, más alternátoroknál és generátoroknál is használt csillag, delta vagy egyéb kapcsolásokat. A kimenő áramok háromfázisúak lesznek (illetve az elrendezéstől függően többfázisúak), és csillag kapcsolás esetén, akárcsak más alternátoroknál, használhatjuk a 21-es nulla vezetéket. A kimenő váltakozó feszültségek és áramok teljesen szinuszosak, nem hiányosak és teljesen szimmetrikusak. Ezen eljárás során keletkező feszültségek és áramok a hagyományos felhasználásra megfelelnek. A kialakítástól függően, bármilyen nagyságú feszültség létrehozható. A 6. ábra a 13, 14 és 15-ös indukciós tekercsek kialakuló fluxus-képét mutatja.

6. ábra. A jelen találmány által keltett mágneses fluxus képe 791

Ez a fluxus-kép a hagyományos indukciós motorok forgó és állórészén keletkezőkhöz hasonló. Mivel nincs légrés, a homogén anyagban a mágneses fluxus a teljes úthosszon is homogén. A mag vékony, szigetelt, nagy mágneses permeabilitású és alacsony hiszterézisű lemezekből készül; a vékony lemezeknek köszönhetően az örvényáramú veszteség is minimális. Nincsenek szóródó fluxusok, vagy armatúra-hatások, ezért a mágneses fluxus már kis gerjesztő áram, illetve bemenő energia esetén is a telítés közelében lehet. A három fázis időkülönbsége és az indukciós tekercsek sugárirányú elrendezése miatt a magban forgó mágneses mező ébred, amint a 7. ábrán is látható.

7. ábra. A jelen találmány által keltett forgó mágneses fluxus képei Ha egyszer a generátor elindult, csak kis mennyiségű energiát kell visszavezetni (lásd a 8. és 9. ábrán) a 3-as (1. ábra) vagy a 13, 14 és 15-ös (5. ábra) indukáló tekercsekbe, más öngerjesztő alternátorokhoz és motorokhoz hasonlóan. Természetesen a fázisokat és feszültségeket teljesen kézben kell tartanunk, pl. változtatható transzformátorokkal, elektronikus szabályzókkal, fázis szabályzókkal vagy más fajta áram és fázis szabályzókkal. Egy lehetséges eljárás elektromos konverter és szabályzó (25) használatára, hogy kezdetben, egyenirányítón (26) keresztül egyenáramot (27) hozunk létre az egymással 120 fokot bezáró háromfázisú áramot (28) szolgáltató A, B és C vezetékekből (3), vagy a kétpólusú váltakozó áramú

792

vezetékből (24). Számos szabályzó és konverter képes két vezetékes betáplálásról működni, de mások csak háromfázisú feszültséget fogadnak. Ez a megvalósítás 3 kVA teljesítményű szabályzót használ kétvezetékes, 220 V-os betáplálással. A forgó mágneses mező a 13, 14 és 15-ös háromfázisú tekercseken áthaladó áramok hatására keletkezik és feszültséget indukál a T1, T2, T3, N, 29 (7a, 7b, 7c, 8 a 2. ábrán) kapcsokon. Aztán a kimenő (29) áramvezetékekből a visszacsatoló (30) rendszer készít váltakozó áramból (32) az egyenirányító diódákkal (31) egyenáramot, aztán az elektronikus átalakító és szabályzó (25) csatlakozik az egyenirányító (26) egyen feszültségű (DC) részére.

8. ábra. A jelen találmány teljes rendszere Ha a visszacsatolás csatlakoztatva lett, a Folyamatos Elektromos Generátor leválasztható az ideiglenes áramforrásról (24), és folyamatosan termeli az elektromos energiát. A 9. ábrán a Folyamatos Elektromos Generátor egy másik megvalósítása figyelhető meg.

793

9. ábra. A jelen találmány egy a 3. vagy 4. ábrákon is látható másik megvalósításának kiterjesztett nézete Az alapelvek a fentiekben leírtak maradtak, ugyanúgy ahogyan az 1. ábra és a 2. ábra megvalósításain fentebb látható. Az alapvető különbségek az előbbiekben láthatókhoz képest a lemezek formájában és a tekercsek fizikai elrendezésében vannak. A visszacsatolásnál alkalmazott szabályzó és fázistoló transzformátor egy változata is látható. A 11-es ferromágneses mag a 3.ábrán látható egy (vagy a kétdarabos 9a és 9b, ahogyan a 4. ábrán látni) darabos lemezelt (9) anyagból készült, a kívánt magasságig kötegelve. A rések (10, vagy 16 és 17), ahogyan az előzőekben is jeleztük már, magukba foglalják mind az indukáló (13, 14 és 15), és az indukált (18a-b, 19a-b és 20a-b) tekercseket is. A bejövő háromfázisú vezetékek (12) az indukáló háromfázisú tekercseket (13, 14 és 15) táplálják. Ezek kezdetben az első fokozatot alkotó ideiglenes tápforrásból (33) vannak ellátva, és a háromfázisú visszacsatoláson (34) át a generátor magától üzemel.

794

A 13, 14 és 15-ös indukáló tekercsek kétpólusú elrendezésben vannak, de számos más három, vagy többfázisú elrendezés is készíthető a forgó elektromágneses mező előállításához. Ezek a tekercsek csillagba vannak kötve (az ábrákon nem látható) az 1. ábra, 2. ábra és 8. ábra megvalósításaival azonos módon, de sok más módon is köthetők. A 13, 14 és 15-ös indukáló tekercsek a rés (10) belső részében (16) helyezkednek el. Az indukált 18a-b, 19a-b és 20a-b tekercsek kétpólusúak, pontosan azonos elrendezésben a 13, 14 és 15 indukciós tekercsekével, de számos más elrendezés is készíthető a szükséglettől és az elrendezéstől függően. Az indukált tekercseket a lehető legkisebb kapacitásúra és ellenállásúra kell méretezni. Ellenkező esetben a kimenő teljesítmény a belső ellenállások leküzdése árán mozgatja a töltéseket. Ezek a tekercsek a jelen találmány megvalósítása során csillagba vannak kapcsolva, létrehozva a nullát (21) a 2. ábrán láthatókhoz hasonlóan, de szükség szerint más módon is összeköthetők. Az indukált 18a-b, 19a-b és 20a-b tekercsek a rés (10) külső részén (17) találhatók. A kimenő háromfázis és a nullák (21) az indukált 18a-b, 19a-b és 20a-b tekercsektől jönnek. A forgó mágneses mező a magban képződik (ld. 6. és 7. ábrát) a 13, 14 és 15 indukáló tekercsek által, az indukált feszültségek a T1, T2, T3 és a nulla (29) kapcsokon jelennek meg. Mindegyik háromfázisú kimenő vezetékről ered (34) a rendszer visszacsatolása. A háromfázisú átmeneti áramforrás (33) ideiglenesen az A, B és C 12 kapcsokra csatlakozik. A Folyamatos Elektromos Generátort egy külső háromfázisú áramforrásról kell egy pillanatig indítani, aztán pedig lecsatlakoztatni. Bár a visszacsatolás vezetékein lévő feszültségek méretezhetők és pontosan megkaphatók a szükséges feszültségek az indukált tekercsek menetszámainak és az indukáló tekercsek (kialakítás szerinti) figyelembevételével, de kényelmesebb lehet egy háromfázisú változtatható transzformátor, vagy más típusú feszültségszabályzó (35) közbeiktatása, a visszacsatolás feszültségének jóval pontosabb beállítása érdekében. A változtatható transzformátor (35) beiktatása után, mielőtt a visszacsatolás csatlakozna, a háromfázisú fázisjavító transzformátor (36) javítja és igazítja a feszültségek és áramok közti fázisszög eltolódást. Ennek a rendszernek a működése hasonló a 8. ábrán láthatókhoz, mely szabályzót vagy konvertert (25) használ. Ha egyszer a feszültségek és fázisok összhangban vannak az átmeneti áramforrással (33), a visszacsatoló vezetékek (34) csatlakoztathatók a bejövő A, B és C 12 vezetékekre a visszacsatoló csatlakozón (37) át, aztán az átmeneti áramforrás (33) leválasztható. A Folyamatos Elektromos 795

Generátor aztán bármilyen külső energiaforrás nélkül, korlátlan ideig működésben marad, folyamatosan nagy mennyiségű energiát szolgáltatva. Ezen rendszer által szolgáltatott elektromos energia fény és hő termelésére lett használva, többfázisú motorokat hajtott, felhasználható egy és többfázisú áramokat és feszültségeket állított elő, a feszültségek és áramok transzformátorral kerültek átalakításra, a kimenő többfázisú, váltakozó áramok egyenárammá lettek alakítva ugyanúgy, ahogyan más felhasználások esetén is. Az általánosan leírtak szerint kapunk sokoldalúan és tökéletesen hasznosítható elektromosságot, ahogyan a napjainkban használatos közönséges elektromos generátorokból is. De a Folyamatos Elektromos Generátor önálló, független minden más külső energiaforrástól (kivéve azt, ahonnan táplálkozik, azaz valamilyen idáig kevésbé ismert térből /a ford./), de ha egyszer beindul, bárhová korlátlanul vihető; bármekkora méretben megtervezhető, és korlátlan ideig jelentős elektromosságot szolgáltat, a kialakítástól függően. A Folyamatos Elektromos Generátor nagyon egyszerű készülék és az is lesz. A rendszer kulcsa a mozgó alkatrészeket nem tartalmazó áramfejlesztő rendszer ultra-alacsony veszteségeiben és szórt kapacitásaiban rejlik. Az indukált tekercseket úgy kell méretezni, hogy a generátor a lehető legkisebb szinkron reaktanciával és ellenállással rendelkezzen. Ekkor a kimenő teljesítmény nagy része a töltések mozgatására fordítódik, s nem az ellenállások leküzdésére.

Az angol nyelvű forrást itt olvashatod el, a színes képeket pedig egy cseh nyelvű oldalról (innét) vettem.

A szabadalomból nem derült ki, hogyan csapolja meg az étert Alberto Molina-Martinez készüléke. Mielőtt erről, vagy legalábbis a feltételezett működési elvről olvásnál, tekintsd meg a generátort működés közben a következő oldalon.

Mitől működik a FEG?

796

Sem a szabadalomból, sem az előző oldalon látott videofilmekből nem

derült

ki

igazán,

hogy

mitől

is

működik

a

Folyamatos

Elektromos Generátor. Ezen az oldalon erre a kérdésre próbáljuk megtalálni a választ.

Az előző oldalon látható 1.videofilmben a feltaláló említi, hogy a Folyamatos Elektromos Generátor 7,3 Hz-en rezeg, amely a Föld természetes frekvenciája. Azt is elmondta, hogy erre a frekvenciára van ráhangolva a generátor, így tudja felhasználni a Föld mágneses energiáját. Mielőtt tovább mennénk, nézzük meg, hogy mi is ez a frekvencia. A Schumann rezonancia a Föld mágneses terének természetes frekvenciája. Ha egy gömb alakú kérget feltételezünk, melynek belső felülete a Föld felszíne és külső felülete az ionoszféra, akkor ez a kéreg gömb alakú elektromágneses hullámvezetőként viselkedik. A természetes frekvenciát az az idő határozza meg, ami alatt az elektromágneses sugárzás a gömb alakú kéreg belső felületén egy teljes fordulatot tesz meg. Mivel a fény sebessége 300 000 km/sec és a Föld kerülete kb. 40 000 km, ezért a természetes frekvencia 300 000 / 40 000 = 7,5/sec = 7,5 Hz. A Schumann rezonanciák jelenlétét kísérleti megfigyelések is bizonyítják, s ezek a rezonanciák 6 és 50 Hz között találhatók, melyek értékei a következők: 7,8 Hz, 14 Hz, 20 Hz, 26 Hz, 33 Hz, 39 Hz és 45 Hz. Ezek az értékek ± 0,5 Hz-es tűréshatáron belül mozognak. A megfigyelt 7,8 Hz-es természetes frekvencia elég közel van az elméleti 7,5 Hz-hez. A következő ábrán a Schumann frekvenciák egy mért adatlapját láthatod.

797

1. ábra. A mért Schumann rezonanciák

Figyeld meg, hogy az 50 Hz-es értéken egy nagyon erős mágneses kisugárzás mérhető. Ez azonban nem a Föld mágneses teréből származik, hanem az ezen a frekvencián működő elektromos generátorok és fogyasztók kisugárzásából. A Folyamatos Elektromos Generátor tehát erre a 7,8 Hz-es frekvenciára van ráhangolva. De azt is említi a feltaláló, hogy ennek ellenére az 50 Hz-es hagyományos fogyasztókat meg tudja hajtani. Hogyan lehetséges ez? Emlékezzünk vissza a háromfázisú generátoroknál említett pólusszámokra. Az ott lévő táblázat egy részét a Schumann rezonanciákkal kibővítve itt is megtekintheted. Schumann

Pólusszám

50 Hz

2

3000/perc

50,0 Hz

45 Hz

4

1500/perc

25,0 Hz

26 Hz

6

1000/perc

16,6 Hz

-

8

750/perc

12,5 Hz

14 Hz

10

600/perc

10,0 Hz

-

12

500/perc

8,3 Hz

7,8 Hz

rezonancia

1. táblázat. A háromfázisú generátorok pólusszáma, frekvenciája és a Schumann rezonanciák közötti összefüggések Mint az 1. táblázatban látható, a Schumann frekvenciák a különböző pólusszámú háromfázisú generátorok frekvenciájának közelében találhatók. A következő kérdés az, hogy a Folyamatos Elektromos Generátor hogyan csapolja meg ezt a mágneses energiaforrást? A gerjesztő tekercsben létrehozzuk a megfelelő frekvenciájú rezgést, mely maga körül egy ugyanilyen frekvenciával rezgő mágneses mezőt hoz létre. Ha ez a létrehozott mágneses mező része egy még nagyobb, ugyanilyen frekvencián rezgő mágneses mezőnek, akkor annak energiája vagyis annak egy része - hozzáadódik az általunk keltett mágneses mező energiájához. Az így kapott plusz mágneses energia aztán a tekercsben plusz elektromos energiaként jelentkezik.

798

A hagyományos generátoroknál az elektromos energiát különböző külső gépek vagy pl. a víz mozgási energiájából nyerjük. Molina-Martinez a szabadalmában azt írja, hogy erre nincs szükség, mert a mágneses pólusok mozgatását elektromos úton is megoldhatjuk, ezáltal jelentősen csökkentve a veszteségeket. Ez így igaz, de ez még nem magyarázza meg, honnét a plusz energia. Csak a videofilmben említi, hogy a Föld mágneses energiáját csapolja meg. Azt viszont említette a szabadalomban, hogy fontos tényező a vasmag anyaga, mely "nagy mágneses permeabilitású és alacsony hiszterézisű lemezből készíthető, olyanból, mint a Hiperco 50A vagy hasonló, vagy préselt, elektromosan szigetelt ferromágneses porból, amelynek kicsi az örvényvesztesége, valamint a hiszterézis-vesztesége, amiért a generátor jó hatásfokú lehet." A vasmag anyaga azért fontos, mert ott gyűjtjük össze, ott sűrítjük a Föld mágneses erővonalait. Ha egy négyzetcentiméteren több mágneses erővonal halad keresztül, azaz nagyobb a fluxus, akkor nagyobb lesz a mágneses indukció is, ezáltal pedig több áram indukálódik a változó mágneses térben lévő vezetőben. Ezt mutatja a következő képlet is.  = B * A ahol: 

 - mágneses fluxus (Wb [weber])



B - mágneses indukció (Tesla)



A - felület (m2)

799

2. ábra. A mágneses fluxus Mivel a felület adott, az adott felületen áthaladó mágneses indukcióvonalak számát a mágneses indukció növelésével érhetjük el. B = 0 * r * H ahol: 

B - mágneses indukció (Tesla)



0 - vákuum permeabilitása (1,25664E-6 Vs/Am)



r - ferromágnes permeabilitása (>>1)



H - mágneses térerősség (A/m). Jelen esetben a Föld mágneses térerőssége.

A váltakozó mágneses mezőben lévő vezetőben indukált áram a fluxus függvényében változik. Iind = -(N*/(R*t) ahol: 

Iind - Az indukált áram (A)



N - a tekercs menetszáma



 - a fluxus változása t idő alatt



R - a tekercs ellenállása ()

Látjuk tehát, hogy végső soron a relatív permeabilitás (r) értékének a növelésével tudjuk megnövelni az indukált áram értékét, hiszen: Iind = -(N*/(R*t) = -(N*B*A/(R*t) Iind = -(N*H*0*r/(R*t) Ezért fontos paraméter a Folyamatos Elektromos generátor vasmagjának a relatív permeabilitása. A szabadalomban szereplő Hiperco 50A relatív permeabilitása közel 2000, ami a Föld váltakozó mágneses mezeje által indukálható áramot kétezerszer megnöveli! Az is fontos, hogy a gerjesztő áram által keltett változó mágneses mező fázisa megegyezzen a Föld adott frekvencián keletkező váltakozó mágneses mezejének a fázisával. Ha ez a feltétel nem

800

teljesül, akkor nem tudjuk megcsapolni a Föld mágneses energiáját. Ezért olvashatjuk a szabadalomban, hogy nagyon fontos az egyes fázisok illesztése. A gerjesztő áram pedig azért lehet kicsi, mivel annak a szerepe szerintem csupán a Föld mágneses mezejére történő ráhangolás, szinkronizálás.

Természetesen vannak még kérdések a Folyamatos Elektromos Generátorral kapcsolatban, pl. az egyes tekercsek menetszámai, a vasmag mérete stb. Ez további töprengések és kísérletek témája lehet. Amennyiben szeretnéd megosztani az észrevételeidet a FEG-gel kapcsolatban, azt itt megteheted.

801

Parametrikus Teljesítmény Generátor

Bevezető

A Parametrikus Teljesítmény Generátor (PTG) onnét kapta a nevét, hogy a rezgőkörök parametrikus erősítési/szűrési tulajdonságait használja ki energiatermelésre. A készülék első ránézésre egy közönséges rezgőkörre hasonlít - mert az is - ami úgy van kialakítva, hogy a kimenet nem, vagy csak nagyon kis mértékben hat vissza a bemenetre. A következő oldalakon először egy kis elméletet olvashatsz a tekercsek és kondenzátorok összekapcsolásával kialakított rezgőkörökről, amit a parametrikus rezgőkörök ismertetése követ. Még mindig az elméletnél maradva a transzformátorokban kialakuló dinamikáról is szó lesz, majd Naudin kísérleteiről és Fred B. Epps elgondolásairól olvashattok a különböző parametrikus rezgőkörök lehetséges kialakításával kapcsolatban.

A rezgőkörökről általában

Mik azok a rezgőkörök? Ha az elektrotechnikával foglalkozol, akkor ezt pontosan tudod is. Azonban a jobb érthetőség kedvéért vegyük át még egyszer az alapokat.

Az LC rezgőkörök, mint ahogy a nevük is mutatja, egy tekercsből (L) és egy kondenzátorból (C) állnak. Ez a két passzív áramköri elem azonban különböző tulajdonságokkal rendelkezik, ha úgy vesszük, egymás tükörképei. A kondenzátor az energiát elektromos mezőként tárolja és ezt a tárolt energiát elektromos formában feszültségként jeleníti meg (potenciális energiaként), a tekercs pedig mágneses mezőként tárolja az energiát és ezt a tárolt energiát elektromos formában áramként jeleníti meg (kinetikus energia). A kondenzátor és a tekercs ugyanannak a reaktív "érmének" a két oldala, az energiát egymást

802

kiegészítve tárolják és adják le. Amikor ez a kétféle reaktív alkatrész közvetlenül kapcsolódik egymáshoz, akkor ez az egymást kiegészítő energiatárolási jellemző szokatlan dolgot eredményez. Ha akár a kondenzátor, akár a tekercs fel van töltődve, akkor ez a két alkatrész egymás között odavissza cserélgeti ezt a tárolt energiát, így hozva létre váltakozó feszültséget és váltakozó áramot. Ha feltételezzük, hogy mind a két alkatrészt egy hirtelen feszültségimpulzusnak tesszük ki, pl. egy pillanatra az akkumulátor sarkait hozzáérintjük a kondenzátor csatlakozóihoz, akkor a kondenzátor nagyon gyorsan feltöltődik, míg a tekercs az áram ellen egy végtelen nagy ellenállást fog kifejteni. Ezáltal a kondenzátor feltöltött állapotba kerül, míg a tekercs feltöltetlen állapotban marad.

1. ábra. Az akkuval feltöltjük a kondenzátort

Ezt követően a kondenzátor elkezd kisülni, a feszültsége csökken. Eközben a tekercs mágneses mező formájában elkezdi felépíteni a saját "töltését", miközben az áramerősség növekszik az áramkörben.

2. ábra.

A tekercs töltődése közben az elektronok elkezdenek áramolni addig, míg a kondenzátor teljesen ki nem sül, azaz a feszültsége 0 V nem lesz.

803

3. ábra.

A tekercs biztosítja az áramot, még akkor is, ha nem alkalmazunk feszültséget. Valójában a tekercs feszültséget generál (mint az akkumulátorok) azért, hogy az elektronáramot ugyanabba az irányban biztosítsa. A kondenzátor, mely most az áram fogadójaként szerepel, elkezd töltődni, de most ellenkező polaritással.

4. ábra.

Mire a tekercs teljesen átadta a tárolt energiáját és az elektronáramlás megszűnik, addigra a kondenzátor teljesen feltöltődik, a feszültsége a maximális lesz, de ellentétes polaritású, mint korábban volt.

5. ábra. 804

Most a kezdéshez nagyon hasonló feltételeket látunk: a kondenzátor teljesen feltöltődött és az áramerősség nulla az áramkörben. A kondenzátor a korábbiakhoz hasonlóan elkezd kisülni a tekercsen keresztül, ami az áramerősség növekedését okozza (az ellenkező irányba). Közben, ahogy csökken a kondenzátorban tárolt energia, csökken a feszültség is.

6. ábra.

Végül a kondenzátor teljesen kisül, a feszültsége leesik nullára, miközben a tekercs teljesen fel van töltődve a rajta keresztüláramló maximális áramerősség révén.

7. ábra.

A tekercs, mivel az áramot ugyanabba az irányba akarja mozgatni, ismét feszültség forrásként fog működni. Eközben a kondenzátor elkezd töltődni, az áramerősség pedig csökkenni kezd.

805

8. ábra.

Végül a kondenzátor teljesen feltöltődik, miközben a tekercs a teljes energiáját arra fordította, hogy az elektronok áramlását biztosítsa. A feszültség ismét a pozitív csúcson lesz, az áramerősség pedig leesik nullára. Ezáltal befejeződött egy teljes energiacserélődési ciklus a kondenzátor és a tekercs között.

9. ábra.

Ez a rezgési folyamat folytatódik, miközben az amplitúdó folyamatosan csökken az áramkörben lévő szórt ellenállások miatt, míg végül a folyamat végleg le nem áll. Tulajdonképpen ez a viselkedés az ingához hasonlítható: miközben az ingán lévő tömeg előre-hátra mozgatja az ingát, energiaátalakítás játszódik le a kinetikus (mozgási) és potenciális (helyzeti) energiák között, ugyanúgy, mint ahogy az energia a kondenzátor és tekercs között váltakozik az áramerősség változása (az elektronok mozgása, kinetikus energiája) és a feszültség (potenciális, helyzeti elektromos energia) között. Az inga legmagasabb pontján a tömeg miatt az inga megáll és irányt változtat. Ezen a ponton a potenciális (helyzeti) energia a maximum értéket éri el, míg a kinetikus (mozgási) energia nulla 806

lesz. Miközben a tömeg az ellenkező irányba kezd elmozdulni, gyorsulva áthalad azon a ponton, ahol az inga merőleges a talajra. Ezen a ponton a potenciális (helyzeti) energia nulla, a kinetikus (mozgási) energia pedig a maximumon van. Akár csak az áramkörben, az inga ide-oda történő rezgése folyamatosan csökkenő amplitúdók mellett játszódik le a légellenállás során elnyelt energia miatt. Szintén az áramkörhöz hasonlóan az inga helyzetét és sebességét két színuszhullámmal írhatjuk le, melyek egymáshoz képest 90°-os fáziseltérést mutatnak.

10. ábra. Az inga és az energia kapcsolata

Az itt látható kis program segítségével egy rugóra erősített súly harmonikus (és csillapított) mozgását láthatjuk. A fizikában ezt a fajta természetes szinusz hullámú rezgést Egyszerű Harmonikus Mozgásnak nevezzük. Ugyanaz az alapelv érvényesül az LC rezgőkörben, mint az ingánál. Érdekes tulajdonsága az ingának, hogy a periódus ideje a golyót tartó fonal hosszától függ, nem a golyó súlyától. Ez az oka annak, hogy az inga ugyanazon a frekvencián fog hintázni, miközben az amplitúdó csökken. A rezgés ideje független a tárolt energia nagyságától.

807

Ugyanez igaz az LC rezgőkörre is. A rezgés periódusidejét szigorúan a kondenzátor és a tekercs méretei határozzák meg, nem az értékcsúcsokban mérhető feszültség vagy áramerősség. Az LC kört az energiatárolási képessége miatt tároló körnek is nevezik. A rezgőkörnek az a tulajdonsága, hogy egy adott természetes frekvencián történik az energia nagyságától független energiaátadás, nagy jelentőséggel bír az elektromos alkatrészek tervezésénél. Ugyanakkor ez az adott frekvencián létrejövő rezgési vagy rezonáló tulajdonság nem csak azokra az áramkörökre jellemző, amiket direkt erre a célra terveztek. A helyzet az, hogy közel az összes váltóáramú kapcsolás, mely kapacitív és induktív tulajdonságú elemeket tartalmaz, különleges hatásokat produkál, mikor a váltakozó áramú jelforrás frekvenciája eléri ezt a természetes frekvenciát. Ez mindig igaz, függetlenül az áramkör eredeti céljától. Ha a jelgenerátor frekvenciája pontosan megegyezik az áramkör LC elemei által meghatározott természetes frekvenciával, akkor az áramkör a rezonancia állapotába kerül. Ebből az okból kifolyólag képesnek kell lennünk arra, hogy meghatározzuk, mi a rezonancia frekvenciája az áramkörben lévő különböző L és C értékek kombinációjának.

Párhuzamos LC rezonancia A rezonancia feltétele egy LC rezgőkörben az, hogy a kondenzátor és a tekercs reaktanciája (frekvenciafüggő ellenállása - X) egyenlő legyen egymással. Mivel az induktív reaktancia a frekvencia növekedésével növekszik, míg a kapacitív reaktancia a frekvencia növekedésével csökken, ezért csak egy frekvencia van, ahol ez a két reaktancia egyenlő értéket vesz fel.

11. ábra. Párhuzamos LC rezgőkör

808

A 11. ábrán egy 10 µF-os kondenzátort és egy 100 mH-is tekercset kötünk párhuzamosan. Mivel ismerjük az adott frekvenciákon jelentkező reaktanciákat meghatározó egyenleteket, és mivel azt a pontot keressük, ahol a két reaktancia egyenlő, így egyenlővé téve a két képletet kifejezhetjük a frekvenciát. Xl = 2 *  * f * L és Xc = 1 / (2 *  * f * C) Egyenlővé téve a reaktanciákat azt kapjuk, hogy: 2 *  * f * L = 1 / (2 *  * f * C) Átrendezve az egyenletet megkapjuk, hogy milyen frekvencián egyenlő a tekercs és a kondenzátor reaktanciája:

Tehát megkaptuk az egyenletet, mely szerint egy LC rezgőkör rezonancia frekvenciája a kondenzátor Farad-ban megadott kapacitásától és a tekercs Henry-ben megadott induktivitásától függ. A 11. ábrán látható elemek értékeit behelyettesítve megkapjuk, hogy az adott elemek rezonancia frekvenciája 159,155 Hz. De mi történik a rezonancián? Ez igen érdekes! Amikor a kapacitív és induktív reaktancia megegyezik egymással, a teljes impedancia (látszólagos ellenállás - Z) végtelen nagy lesz, ami azt jelenti, hogy az LC rezgőkör egyáltalán nem vesz fel áramot a jelgenerátorból! Számoljuk ki, hogy a 11. ábrán megadott alkatrészeknek mennyi az egyenkénti impedanciája. Xl = 2 *  * f * L Xl = 2 *  * 159,155 Hz * 100 mH Xl = 100  809

Xc = 1 / (2 *  * f * C) Xc = 1 / (2 *  * 159,155 Hz * 10 µF) Xc = 100  Mint már bizonyára kitaláltad, azért választottam ezeket a kapacitás és induktivitás értékeket, hogy könnyebb legyen számolni velük. Nézzük meg, mekkora lesz a párhuzamosan kapcsolt két alkatrész (L és C) eredő impedanciája.

12. ábra. A 11. ábrán látható LC kör impedanciájának meghatározása a rezonancia frekvencián

Soros LC rezonancia Hasonló effektust figyelhetünk meg a tekercs és kondenzátor sorba kötésekor.

810

13. ábra. Soros LC rezgőkör

Mikor a rezonancia állapotát elértük, azaz a kapacitív és induktív reaktancia egyenlő, a két impedancia kioltja egymást és az eredő impedancia leesik nullára!

14. ábra. A 13. ábrán látható LC kör impedanciájának meghatározása a rezonancia frekvencián

A 159,155 Hz-es rezonancia frekvencián az eredő soros impedancia 0 , ami rövidzárat jelent a jelgenerátor számára. A soros LC rezgőkörben folyó nagy áramok veszélyesen magas feszültséget tudnak előállítani a kondenzátoron és a tekercsen, mivel mindegyik alkatrésznek jelentős az egyéni impedanciája.

A képeket és a szöveget innét fordítottam.

811

Miután megismerkedtünk a rezgőkörök alapjaival, következzen a parametrikus rezgőkörök ismertetése.

A parametrikus rezgőkörök

Az előző oldalon megismerkedtünk a rezgőkörök alapjaival. Ezen az oldalon Naudin magyarázza el röviden, mi is az a parametrikus rezgőkör.

Mint a következő egyenlet is mutatja, az elektromos mozgatóerő létrehozása, azaz az elektromos energia átalakítása kétféleképpen történhet: 1. Fluxusok egyesítésével 2. Parametrikus egyesítéssel

1. egyenlet

Képzeljünk el egy egyszerű tekercset (L), melyben (i) áram folyik.

1. ábra.

812

Ismert tény, hogy a tekercsben tárolt energia: EL = 0,5 * L * i2 Az is ismert tény, hogy ha ez az induktivitás valamilyen okból kifolyólag növekszik, pl. egy vasrudat csúsztatunk a tekercsbe (miközben az áramerősség nem változik), akkor az eltárolt elektromos energia növekszik. Ez a parametrikus teljesítmény átvitel egy példája. (lásd az 1. egyenletet)

Fontos megjegyzés: "NEM

szükséges

energia

ahhoz,

hogy

a

vasat

becsúsztassuk

a

tekercsbe! Ezt a kialakult mágneses tér VONZZA be a tekercsbe, miközben

a

megnövekedett

energiát

a

tekercs

visszapumpálja

a

jelforrásba (a tekercs árama leesik)!" (Greg Watson) "Nem

szükséges

vasmagot

mechanikai

becsúsztassuk

a

energiát

tekercsbe,

befektetni mert

a

ahhoz,

vasmagot

a

hogy

a

tekercs

önmaga vonzza magához!" (Epitaxy)

Hogyha a 2. ábrán bemutatott módon a feljebb említett vasmagot váltakozva becsúsztatjuk az L tekercsbe és kihúzzuk onnét, és ha ez a tekercs része egy rezgőkörnek, akkor egy parametrikus rezgőkört kapunk.

2. ábra. A parametrikus rezgőkör elvi vázlata

813

A parametrikus rezgőkör legkritikusabb eleme a frekvencia. Jól ismert tény, hogy ideális esetben a pumpáló frekvencia - azaz az excentrikus forgatás frekvenciája - kétszerese kell legyen a parametrikus rezgőkör természetes frekvenciájánál.

3. ábra. A pumpáló frekvencia és a rezonancia frekvencia viszonya ideális esetben

A következő példa igazolja ennek az állításnak a valódiságát: Tételezzük fel, hogy az LC rezgőkörben folyó áram frekvenciája a vasmag excentrikus forgatási frekvenciájának a fele. (lásd a 4. ábrát)

4. ábra. Az LC rezgőkör árama

Ha a vasmagot a ciklus (1) pontjánál csúsztatjuk a tekercsbe, akkor az induktivitás (L) növekszik. Ez az induktivitás növekedés a pillanatnyi nagy áramerősséggel is párosul, ami hatalmas parametrikus energia átvitelt eredményez az áramkörben. Ha ezt követően a vasmagot kihúzzuk a ciklus (2) pontjánál, amikor az áramerősség nulla, akkor nem veszítünk a rezgőkör elektromos energiájából. Hasonlóképpen, a ciklus (3) pontjánál energia átvitel történik, a (4) pontnál pedig nem veszítünk energiát. Ezáltal, ha a pumpáló frekvencia a duplája az LC rezgőkör rezonancia

814

frekvenciájának, akkor egyoldalú parametrikus energiaátvitelt tudunk megvalósítani az 1. egyenletnek megfelelően.

5. ábra. Az energia parametrikus erősítése

6. ábra. Átmeneti állapot (A parametrikus erősítés kezdete)

A fentebb bemutatott példánál mechanikai energiát használtunk. A mi célunk azonban természetesen az, hogy egy egyszerű, passzív elemekből felépített parametrikus kapcsolást hozzunk létre, melybe a rezonancia frekvenciának a kétszeresével pumpáljuk az energiát. (Forrás dokumentum: The PARAFORMER (TM), "A new passive power conversion device" by Dr S.D.Wanlass and Dr L.K. Wanlass)

815

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

Parametrikus erősítő

A

parametrikus

Bármelyik

elem

rezgőkör

tekercsből

módosításával

és

parametrikus

kondenzátorból

áll.

teljesítménygenerátort

kaphatunk. Ezen az oldalon a kapacitás változtatásával megoldott parametrikus

erősítő

kapcsolásaival

ismerkedhetsz

meg.

Ezeket

Naudin készítette el és tesztelte. Mivel itt már szinte semmilyen megjegyzést nem fűzött a képekhez, ezért magam tettem meg ezt helyette.

Naudin három kapcsolást készített, s mivel mind a három működött, ezért mindegyiket megnézzük.

1. verzió A kapcsolási rajz az 1. ábrán látható.

816

1. ábra. Az 1. verzió kapcsolási rajza

Az L1 tekercs adatai a következőek: 

Átmérő: 49 mm



Magasság: 60 mm



Menetszám: 100 menet #22 (átmérő 0,71 mm) rézvezetékből



Légmagos



RL1 = 3,2 



Induktivitás: 0,4 mH

A rezgőkör jósági tényezője az R2 ellenállás függvényében a következőképpen alakul: 

ha R2 = 0 , akkor Q = 3,7



ha R2 = 100 , akkor Q = 4,9

Érdekes megfigyelni, hogy a rezgőkör jósági tényezője a tekercsel sorba kötött R2 terhelő ellenállás növekedésével javul.

817

Naudin a kapcsolásban két darab BB204 típusú feszültségvezérelt kapacitást (varikapot) alkalmazott. Mivel azok párhuzamosan vannak kötve, így az eredő kapacitásuk egy varikap kapacitásának a négyszerese lesz.

2. ábra. A parametrikus erősítő bemeneti és kimeneti jelei

Mint a 2. ábrán látjuk, a függvény generátor 330 kHz-es szinuszos pumpáló jeleket vezet a V1 feszültségforrás által záró irányban előfeszített varikap diódákra. Ezek a pumpáló jelek azonban valamelyest eltorzulnak a rezgőkör visszahatása következtében. A 2. ábrán látható kimeneti jelek a tekercs A1-B pontjai között lettek mérve. Figyeljük meg, hogy a tekercsen mérhető feszültség amplitúdója a bemenetre adott 0,8 V-os pumpáló jelekhez képest 4,4 V-ra növekedett. A feszültségerősítés mértéke tehát 4,4 / 0,8 = 5,5.

818

3. ábra. A kimeneti feszültség (A1) és a kimeneti áram (B) viszonya

A 3. ábrán a tekercsen mérhető feszültséget (A1) és az R2 terhelő ellenálláson mért áramot (B) láthatjuk. Jól megfigyelhető a "Rezgőkörök" témakörnél kielemzett 90°-os fáziseltérés az áram és a feszültség között.

a;

b;

4. ábra. A rezgőkör parametrikus üzemmódban (a) és a varikap diódák rövidzárjával előidézett normál rezonancia üzemmódban (b)

819

Naudin kísérletként rövidre zárta a varikap diódákat. Ekkor egy normális rezonancia jött létre. (lásd a 4b. ábrát). A különbség jól nyomon követhető az amplitúdók változásánál. Míg a parametrikus rezonanciánál a tekercsen mérhető feszültség amplitúdó 4 V volt, addig a hagyományos rezonancia üzemmódban csak 1,6 V. Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

2. verzió A kapcsolási rajz az 5. ábrán látható.

5. ábra. A 2. verzió kapcsolási rajza

A tekercs paraméterei megegyeznek az 1. verziónál megadottakkal. Az egyetlen változtatás az volt, hogy a négy varikap dióda nincs párhuzamosan kötve, csak kettő-kettő, így a pumpáló jel a leosztott varikap diódák középpontján keresztül jut a rezgőkörre. Mivel a varikap diódák bekötése megváltozott, ez megváltoztatta a rezgőkör eredő kapacitását, ami viszont a rezonancia frekvenciát feltolta 400 kHz-re. Ezzel a változtatással sikerült Naudinnak elérnie, hogy a pumpáló szinuszos jel már nem torzult el a kimeneti jel hatására. Viszont a pumpáló frekvencia megegyezett a kimeneti jel frekvenciával, csak a fázisuk tért el egymástól 90°-kal. Ezt mutatja a következő ábra. 820

6. ábra. A pumpáló szinuszos jel (A2) már nem torzult el a kimeneti jel (A1) hatására

7. ábra. A tekercsen mérhető feszültség (A1) és az R2 terhelő ellenálláson mérhető áram (B) viszonya

Ez a verzió tehát még mindig nem volt tökéletes, mert itt nem jött létre a parametrikus rezgőkörök fontos kritériuma, azaz hogy a pumpáló jel frekvenciája a kétszerese legyen a rezonáló kör természetes frekvenciájának. Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

821

3. verzió A kapcsolási rajz a 8. ábrán látható.

8. ábra. A 3. verzió kapcsolási rajza

A tekercs adatai megegyeznek az előző verziókéval, a különbség mindössze a jósági tényezőkben van. Itt a következő értékeket mérte Naudin: 

ha R2 = 0 , akkor Q = 9,9



ha R2 = 100 , akkor Q = 7,2

Ebben az esetben a jósági tényező romlott valamelyest, mikor a terhelő ellenállást bekötötte a rezgőkörbe, míg az előző verzióknál épp ellenkezőleg, még javult is a Q a terhelés hatására. A 9a. ábrán jól látható, hogy a bemeneti pumpáló jel feszültsége négyszög alakú, és hogy a frekvenciája a parametrikus rezgőkörök alapfeltételét kielégítő módon a duplája a rezgőkör természetes frekvenciájának. Azt is láthatjuk, hogy a négyszögjelben lévő felharmonikusok

822

valamelyest eltorzítják a rezgőkörben mérhető feszültség alakját, de ez nem okoz különösebb problémát. Határozzuk meg a befektetett feszültség értékét: Ube = Ucspump / 2 = 12 V / 2 = 6 V

a;

b;

9. ábra. A bemeneti pumpáló feszültség és a tekercsen mérhető kimeneti feszültség (a), és a varikapok bemenetére jutó, R2-es ellenálláson mérhető bemeneti áram alakja (b)

A 9b. ábrán a varikapok bemenetére jutó, R2-es ellenálláson mérhető bemeneti áram alakja látható. Annak ellenére, hogy a jelgenerátor feszültsége a periódusidő feléig esik a varikapokon, az áram alakja már nem négyszög, hanem tüske alakú, majd a tüske lemenő élét egy lapos, fekvő háromszög alakú lefutás követi. A bemeneti áramot már kissé összetettebb módon kapjuk meg: Ibe = 0,5*(Utű/R2) * ttű/T + 0,5*(Ulefut/R2) * tlefut/T Ibe = (0,5/(R2*T))*[(Utű * ttű) + (Ulefut * tlefut)] Ibe = (0,5/(100  * 1/(2*530000 Hz)))*[(2,4V*0,1*10-6 s) + (0,2 V * 0,8*10-6 s)] Ibe = 0,00212 A = 2,12 mA 823

A negatív félhullámot ugyanígy kaphatjuk meg, viszont azt nem kell figyelembe vennünk, mert csak az általunk befektetett energia értékére vagyunk kíváncsiak. Mivel ennél a 3. verziónál Naudin megadta a bemeneti áram görbéjét is, így rendelkezésünkre áll minden adat, hogy meghatározzuk a bemeneti teljesítményt: Pbe = Ube * Ibe Pbe = 6 V * 0,00212 A = 0,01272 W = 12,72 mW

Vizsgáljuk meg a kimeneti feszültséget és áramot a 10. ábrán.

10. ábra. A kimeneten mérhető feszültség (A1) és áramértékek (B)

A kimeneti feszültség és áram alakját vegyük az egyszerűség kedvéért tiszta szinusz alakúnak. Ekkor az effektív kimeneti teljesítményt a következőképpen határozhatjuk meg: Pkieff = (Ukicsúcs /

2) * (Ikicsúcs /

2)

Pkieff = Ukicsúcs * Ikicsúcs / 2 Pkieff = (24 V * 1,3 V / 100 ) / 2 Pkieff = 0,156 W = 156 mW

824

A rendszer hatásfoka ezek szerint:  = Pkieff / Pbe  = 156 mW / 12,72 mW = 12,26 => 1226 %

Nem szabad azonban megfeledkeznünk arról, hogy ezt a kimeneti teljesítményt nem tudjuk közvetlenül hasznosítani. Ha a tekercsről vagy a kondenzátorról kicsatoljuk ennek a teljesítménynek egy részét, akkor az visszahat a rezgőkörben lévő áram és feszültségértékekre. Naudin egy terhelő ellenállást (R1) kötött a rezgőkörbe. Tegyük fel, hogy ez egy izzólámpa. Ekkor már közvetlenül élvezhetjük ennek a kinyert energiának a hatását, hiszen azt tételezzük fel, hogy ennek az izzólámpának is 100  az ellenállása. Számoljuk ki, hogy mekkora teljesítménnyel világítana az izzónk: Pterh = Uterh * Iterh Pterh = Uterh * (Uterh / Rterh) Pterh = Uterhcs2 / (2 * Rterh) Pterh = (1,3 V)2 / (2 * 100 ) Pterh = 0,00845 W = 8,45 mW A terhelő ellenálláson (R1) mérhető teljesítmény tehát sajnos kisebb a befektetettnél! Természetesen növelhetnénk az R1 értékét mondjuk a duplájára, s ekkor a rajta eső feszültség is megduplázódik, viszont akkor meg a keresztül folyó áram esne a felére. Ha viszont csökkentjük az ellenállást, akkor ennek pont az ellenkezője figyelhető meg, vagyis az áram növekedne, de a feszültségesés lecsökkenne.

825

a;

b;

11. ábra. Parametrikus rezonancia az F = 2 * F0 feltétel teljesülésekor (a), és a parametrikus rezonancia átmeneti induló és leálló állapotai (b)

A 11a. ábrán a 9a. ábrához hasonló mérést mutat be Naudin, mindössze a frekvencia értéke egy kicsit magasabb. A 11b. ábrán a parametrikus rezonancia induló és leálló állapotait mutatja be. Ehhez a méréshez még egy órajel generátorra szüksége volt Naudinnak, amely mintegy modulálta a bemeneti pumpáló jelet, azaz ki-be kapcsolgatta. Ez a kiegészítő generátor azonban nem szerepel a 8. ábrán bemutatott kapcsolási rajzon. Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

A parametrikus erősítés ingyenenergia kinyerési célra akkor lenne felhasználható, ha a rezgőkörből az energia kinyerése nem lenne kihatással magára a rezgőkörre! Vajon mi történik, ha a pumpáló jelet nem a kapacitás, hanem az induktivitás megváltoztatásával próbáljuk elérni? Erről lesz szó a következő oldalakon.

A transzformátorokról általában

826

Ahhoz, hogy megértsük, mi a különbség a közönséges transzformátor és

a

parametrikus

transzformátor

között,

először

nézzük

át

a

hagyományos transzformátorok működési elvét.

Tegyük fel, hogy egy szigetelt vezetéket hurok formájában csévélünk valamilyen ferromágneses anyagra, és az így kapott tekercset váltakozó feszültséggel (AC) energizáljuk.

1. ábra. Vasmagos tekercs

Mint a tekercseknél megszoktuk, ez a vasmagos tekercs a rákapcsolt feszültséggel ellentétes erőt fejt ki az induktív reaktanciája (XL) révén, mely lekorlátozza a tekercsen átfolyó áram erősségét. XL = 2 *  * f * L és I = U/XL (vagyis I = U/Z) Az itt ismertetendő példa kedvéért ugyanakkor sokkal részletesebben meg kell vizsgálnunk az 1. ábrán bemutatott eszköz feszültségét, áramát és a mágneses fluxusát. Kirchoff huroktörvénye kimondja, hogy egy hurokban lévő feszültségek összege nulla. Ebben a példában is alkalmazhatjuk ezt az alapvető elektrotechnikai törvényt ahhoz, hogy meghatározhassuk 827

a forrás és a tekercs feszültségértékeit. Itt, mint bármilyen "egy forrás - egy terhelés" áramkörben, a terhelésen eső feszültség egyenlő a forrás feszültségével, feltételezve, hogy nulla feszültség esik az összekötő vezetékek alkotta ellenálláson. Más szavakkal, a terhelésnek (tekercsnek) egy ellentétes irányú de egyenlő nagyságú feszültséget kell produkálnia ahhoz, hogy a forrással az egyensúly kialakulhasson, aminek következtében a hurok feszültségeinek algebrai összege nulla lesz. Honnét jön ez az ellentétes feszültség? Ha a terhelés egy ellenállás lenne, akkor az ellentétes feszültség az elektronfolyam ellenében kifejtett súrlódási ellenállásból eredne. A tökéletes tekercsnél - vagyis amikor nincs ohmikus ellenállása a tekercs vezetékének - az ellentétes irányú feszültség másmilyen mechanizmus eredménye: a vasmagban megjelenő változó mágneses fluxus eredményeként. Michael Faraday felfedezte a matematikai kapcsolatot a mágneses fluxus () és az indukált feszültség között:

ahol: 

u - a (pillanatnyi) indukált feszültség (V)



N - a tekercs meneteinek száma



 - mágneses fluxus (Weber)



t - idő (s)

A tekercs vezetékein mérhető pillanatnyi feszültség (az adott pillanatban eső feszültség) egyenlő a tekercset alkotó vezeték menetszámának (N) és a tekercsben lévő pillanatnyi mágneses fluxus változásának (d/dt) szorzatával. Grafikusan ábrázolva láthatjuk, hogy - szinusz hullámú feszültség generátort feltételezve - a mágneses fluxusváltozás is szinusz alakú lesz, de a fluxus 90°-kal késik a feszültséghez képest.

828

2. ábra. A tekercsen eső pillanatnyi feszültség és a tekercsben lévő pillanatnyi mágneses fluxus viszonya

A ferromágneses anyagon keresztülfolyó mágneses fluxus a vezetőn keresztülfolyó elektromos áramhoz hasonlítható: valamilyen mozgatóerő kell annak megjelenéséhez. Az elektromos áramkörökben a mozgatóerő a feszültség, azaz EME (elektromos mozgatóerő). A mágneses "áramkörökben" ez a mozgatóerő az MME (mágneses mozgatóerő). A mágneses mozgatóerő (MME) és a mágneses fluxus () kapcsolatát a mágneses anyag tulajdonsága, azaz mágneses ellenállása határozza meg. (Ezen mágneses ellenállást egy furcsa kinézetű "R" betűvel jelöljük.)

3. ábra. Ohm törvényének összehasonlítása az elektromos és a mágneses áramkörökben

A példánkban a mágneses fluxus megváltoztatásához szükséges MME a tekercsben folyó áram hatására jön létre. Az elektromágneses tekercs mágneses mozgató ereje a tekercsen keresztülfolyó áram erősségének és a tekercs menetszámának a szorzata. (Az MME SI szerinti mértékegysége az amper-menetszám). Mivel a mágneses fluxus és az MME között egyenes arányosság van, akárcsak az MME és az áram között, ezért a tekercsben folyó áram és a mágneses fluxus hullámai fázisban vannak.

829

4. ábra. A feszültség, a fluxus és az áram fázisai közötti kapcsolatok

Ezért késik a tekercsben folyó áram a feszültséghez képest 90°-kal. Ez szükséges ahhoz, hogy olyan változó mágneses mezőt hozzunk létre, melynek változása a feszültségforrással ellentétes fázisú, de egyenlő nagyságú feszültséget hoz létre a tekercsben. Ezt az áramot, mely mágneses mozgatóerőt hoz létre a vasmagban, néha mágnesező áramnak is nevezik. Itt kell megjegyeznünk, hogy a vasmagos tekercsen keresztülfolyó áram nem tökéletesen szinusz hullám alakú a vasmag nemlineáris B/H görbéje miatt. A helyzet az, hogy ha egy olcsó tekercsről van szó, mely a lehető kevesebb vasat tartalmazza, akkor a mágneses fluxus sűrűsége magas szintet érhet el, azaz telítődik. Ez a mágnesező áramot a következő ábrához hasonlóan torzítja:

5. ábra. A mágnesező áram torzulása a vasmag telítődésének következtében

830

Mikor egy ferromágneses anyag eléri a mágneses fluxus telítődését, sokkal nagyobb MME-t kell alkalmazni a mágneses fluxus () növelésére, mint egyébként. Mivel az MME arányos a tekercsben folyó árammal (MME = N * I), ezért ekkor már jóval nagyobb áram szükséges a kívánt fluxus növekedés elérése érdekében. Így a tekercs árama drasztikusan megnövekszik a csúcsoknál a szükséges fluxus eléréséhez (mely nem torzított), s az áram alakja a szinusz hullám helyett harang alakú lesz. A helyzetet tovább komplikálják a vasmagban jelentkező veszteségek. A hiszterézis és az örvény áramok tovább torzítják az áram alakját, így az még kevésbé lesz szinusz alakú, sőt, még a feszültséghez képesti késése is valamivel kevesebb lesz 90°-nál. Ezt a tekercsáramot, mely az összes mágneses hatás (d/dt, hiszterézis veszteségek, örvényáramok stb.) eredményeként kapjuk, gerjesztett áramnak nevezzük. Ennek a vasmagos tekercsben gerjesztett áramnak a torzításai minimalizálhatók, ha megfelelően tervezzük meg a tekercset és a vasmagot ahhoz, hogy nagyon alacsony mágneses erővonal sűrűséget érjünk csak el. Általánosan megfogalmazva, ez nagy vasmag keresztmetszetet igényel, ami viszont a tekercset hatalmassá és drágává teszi. Az egyszerűség kedvéért viszont mi úgy tekintjük, hogy a mi példánkban használt vasmag jóval a telítődés alatt van és mindenféle veszteségektől mentes, aminek következtében a gerjesztő áram tökéletes szinusz alakú marad. A tekercsben az áram és a feszültség közötti 90°-os eltérés olyan feltételeket teremt, amikor a teljesítmény váltakozva elnyelődik, majd pedig visszajut a tekercs áramkörébe. Ha a tekercs ideális (nincs a vezetéknek ellenállása, nincsenek vasmag veszteségek stb.), akkor az nulla teljesítményt nyel el. Tételezzük fel, hogy az 1. ábrán bemutatott tekercsünk mellé ugyanarra a vasmagra feltekerünk még egy ugyanolyan tekercset. Az eredeti tekercset primernek, a másikat pedig szekundernek nevezzük el.

831

6. ábra. A vasmag két tekerccsel

Ha a szekunder tekercsen ugyanakkora mágneses fluxus halad át, mint a primeren (és valóban ugyanakkora halad át, ha feltételezzük, hogy tekercsek közös vasmagjának a vezetőképessége ideális), valamint a két tekercs menetszáma megegyezik, akkor a primer tekerccsel fázisban és amplitúdóban megegyező feszültség indukálódik a szekunder tekercsben. A következő ábrán az indukált feszültséget a forrásfeszültségnél egy kicsit kisebb amplitúdóval ábrázoltuk, de csak azért, hogy a kettőt meg tudjuk egymástól különböztetni.

7. ábra. A két tekercsen eső feszültségeknek, a primer tekercs áramának és a mágneses fluxusnak a fázis viszonyai

832

Ezt a hatást kölcsönös induktivitásnak nevezzük. Az egyik tekercs feszültsége áramváltozást indukál a másik tekercsben. Akárcsak a hagyományos (önindukciós) tekercsekben, ezt az induktivitást is Henry-ben mérjük, de a hagyományos induktivitástól eltérően ezt nem L-lel, hanem M-mel jelöljük.

ahol: 

u2 - a szekunder tekercsben indukált feszültség



i1 - a primer tekercsben folyó áram

A szekunder tekercsben nem folyik áram, mivel a szekunder tekercs egy nyitott áramkör. Ugyanakkor, ha egy terhelő ellenállással összekötjük a tekercset, akkor váltakozó áram fog benne folyni, melynek fázisa megegyezik az indukált feszültség fázisával, hiszen az ohmikus ellenálláson átfolyó áram és a rajta eső feszültség mindig fázisban van.

833

8. ábra. A szekunder tekercsben folyó áram és feszültség azonos fázisban van

Első ránézésre azt várhatnánk, hogy a szekunder tekercs árama a vasmagban még nagyobb fluxus változást idéz elő. De nem ez történik. Ha nőne a fluxus, az több feszültséget indukálna a primer tekercsben (emlékezzünk vissza: u = N * d/dt). Ez azonban nem történik meg, mivel a primer tekercsben indukált feszültség Kirchoff huroktörvényének az értelmében nem lehet nagyobb a feszültségforrás feszültségénél. Következésképpen a vasmag mágneses fluxusára nem lehet hatással a szekunder tekercs árama. Viszont ami változik, az a mágneses áramkörben lévő MME mennyisége. A mágneses mozgatóerő mindig az elektronok áramlását idézi elő a vezetékben. Rendszerint ezt az MME-t mágneses fluxus kíséri a "mágneses Ohm törvény" értelmében (MME = *R). Ebben az esetben ugyanakkor további fluxusnövekedés nem lehetséges, így a szekunder tekercsben az MME csak úgy létezhet, hogy a primer tekercsben ellentétes irányú MME generálódik, melynek az amplitúdója megegyezik, de a fázisa ellentétes. Pontosan ez történik, azaz a primer tekercsben a szekunder tekercsben folyó áramhoz képest 180°-os fáziseltérésű váltakozó áram kezd folyni. Ez hozza létre az ellentétes irányú MME-t, ami megakadályozza a fluxusnövekedést a vasmagban.

834

A következő ábrán fel vannak tűntetve az áramok és MME-k irányai, ezzel illusztrálva a fázisviszonyokat.

9. ábra. Az áramok és az MME-k irányai

Ha ezt a folyamatot egy kicsit zavarba ejtőnek találod, ne nyugtalankodj. A transzformátorok dinamikája összetett tudomány. Ami fontos, az a következő: mikor a primer tekercsre váltakozó áramú feszültségforrást kötünk, az mágneses fluxust hoz létre a vasmagban, mely a primer feszültség fázisával megegyező váltakozó feszültséget indukál a szekunder tekercsben. A szekunder tekercsre kötött terhelésen átfolyó áram adott áramot indukál a primer tekercsben, azaz a feszültségforrásból áramot vesz fel. Figyeld meg, hogy a váltakozó áramú feszültségforrás terhelése a primer tekercs, a szekunder tekercs terhelése pedig a terhelő ellenállás. Tehát ahelyett, hogy az energia váltakozva hol elnyelődne, hol pedig visszasugárzódna a primer tekercsbe, az energia most a szekunder tekercsbe, onnét pedig a terhelésbe jutva elhasználódik. Vagyis a forrás közvetlenül táplálja a terhelést. Természetesen eközben a primer tekercsben 90°-os késéssel kialakuló elektromos áram bemágnesezi a vasmagot, ami elegendő a feszültségforrással ellentétes irányú, de egyenlő nagyságú feszültség létrehozására. Ezt a készüléket transzformátornak nevezzük, mert az elektromos energiát mágnesessé, majd ismét vissza elektromossá átalakítja (transzformálja).

835

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

Miután

már

pontosan

tudjuk,

hogy

működnek

a

transzformátorok,

megérthetjük azt is, hogy a parametrikus transzformátornál a cél a -

szekunder

tekercsen

átfolyó

áram

által

keltett

-

primer

tekercsben megjelenő gerjesztett áram megszűntetése, vagy legalább is lecsökkentése.

Parametrikus transzformátor

Az

előző

oldalon

változtatásával

azt

hogyan

vizsgáltuk

lehet

meg,

parametrikus

hogy erősítőt

a

kapacitás létrehozni.

Ezen az oldalon Naudin egy újabb kísérletével ismerkedhetünk meg, ahol

már

az

induktivitás

változtatásával

hoz

létre

egy

parametrikus rezgőkört.

A kapcsolási rajzot az 1. ábrán láthatod.

1. ábra. Az induktív parametrikus rezgőkör kapcsolási rajza 836

Az órajel generátor négy darab logikai NEM kapuból áll, melynek négyszög alakú jelét a C4 kondenzátoron keresztül vezetjük a vezérlő tekercsre. Mint a kapcsolási rajzon is látható, Naudin nem egy közös vasmagra tekercselte a két tekercset, hanem különböző anyagokból készített vasmagokra. Ezzel azt érte el, hogy nem hatott egymásra a két tekercs fluxusa. Az elvi megvalósítás a 2. ábrán látható.

2. ábra. A tekercsek elvi megvalósítása

A tekercsek konkrét megvalósítást a 3. ábrán láthatjuk.

837

3. ábra. A legyártott tekercsek a vasmagokkal

A vezérlő (pumpáló) tekercs induktivitása 3,25 H, az ohmikus ellenállása 302 , a vasmag lemezelt lágyvasból készült. A kimeneti tekercs induktivitása 0,13 H és 0,03 H között változik a pumpáló jel függvényében. A tekercs ellenállása 4 , a vasmag négyzet alakú ferritből készült. Naudin azt írja, hogy a két tekercs között nincs fluxus egyesítés, ezáltal éri el azt, hogy a kimeneti tekercsben végbemenő változások nincsenek hatással a bemeneti tekercsre. Viszont ha jobban belegondolunk, valamekkora kapcsolatnak kell lennie, hiszen máskülönben nem jöhetne létre a vezérlés, azaz az induktivitás megváltoztatása a kimeneti tekercsben. A lényeg tehát a gyenge csatoláson van. A kimeneti tekercs jósági tényezője Qlin = 8,15 lineáris üzemmódban, mikor az induktivitása 0,13 H. Ekkor a pumpáló frekvencia 11,9 kHz.

838

Parametrikus üzemmódban, mikor a kimeneti tekercs induktivitása 0,05 H és 0,13 H között változik és a pumpáló frekvencia 25 kHz, akkor a jósági tényező Qpar = 43,1. A feszültség függvényében történő induktivitás változás a következő táblázatban van feltűntetve. Feszültség

Induktivitás

0,00 V

0,13 H

4,80 V

0,12 H

5,70 V

0,10 H

7,10 V

0,08 H

8,47 V

0,06 H

10,60 V

0,05 H

17,45 V

0,03 H

20,00 V

0,03 H

1. táblázat. A kimeneti tekercs induktivitásának változása a pumpáló tekercsen eső feszültség függvényében

4. ábra. Az 1. táblázat grafikus ábrázolása 839

A mérési eredményeket a következő ábrán láthatjuk.

a;

b;

5. ábra. Mérési eredmények. Bemeneti pumpáló jel és kimeneti feszültség (a), valamint a bemeneti áram és a kimeneti feszültség (b)

A Naudin által megadott mérési eredmények közül sajnos hiányzik a kimeneti áram görbéje, ezért nem tudjuk kiszámolni a rendszer hatásfokát.

Naudin tervezte, hogy megépít egy következő verziót is, bár azóta eltelt sok év és még nem publikálta az eredményeit, ha el is végezte a méréseket. Mindenesetre az elképzelését a következő ábrán mutatja be.

840

6. ábra. Naudin tervezett következő verziója

Az eredeti anyagot angol nyelven itt és itt találod. További elgondolások a parametrikus transzformátorokról

Az

induktivitás

módozatait elgondolása

Fred is

parametrikus B.

Epps

van

változtatásának

írja

ezzel

le

a

további

következő

kapcsolatban,

lehetséges

sorokban.

melyeket

Több

sorban

megtalálhatsz ezen az oldalon.

Első elgondolás: Ingyenenergiát termelő parametrikus transzformátor

841

Itt van az én elképzelésem egy olyan parametrikus transzformátorról, melynek Ingyenenergiát termelő tulajdonságai vannak.

1. ábra. Fred elképzelése a parametrikus transzformátorról

Ez a megoldás Naudin egyik korábbi projektjén alapul. Annak ellenére, hogy ez egy egyszerű kapcsolás, valójában sok kutatás van mögötte. Az én kapcsolásom teljesen megszűnteti a Naudin féle megoldásnál jelentkező visszahatásokat. Pusztán csak az alkalmazott alapelveket kell nagyon jól megérteni. Azok számára, akiknek még új a parametrikus rezgőkör fogalma, röviden elmagyarázom, s csak utána kezdem részletesen tárgyalni, hogyan termelhetünk ezzel Ingyenenergiát. Az elv bemutatásához idézni fogok "Az elektromos rezgőkörök parametrikus gerjesztése" című írásból, mely nagy hatással volt az én készülékem kifejlesztésére.

"...Mint

már

gondolatokat

korábban a

bemutattuk,

legegyszerűbb

a

az

energiával

rezgések

kapcsolatos

keltésének

fizikai

aspektusaival kezdeni, ahol periodikusan (lépésekben) változtatjuk egy olyan rezgőkör kapacitását, mely nem tartalmaz semmilyen külső mágneses

vagy

elektromos

energiaforrást.

Ugyanez

igaz

az

önindukció változtatására is. Tegyük fel, hogy i áram folyik egy olyan

rezgőkörben,

ellenállást

és

ami

egy

tartalmaz L

egy

önindukciós

C

kondenzátort,

tekercset.

Egy

egy

R

adott

időpillanatban vizsgáljuk a kapcsolást, s ezt az időpontot vesszük 842

kezdő időpillanatnak. Ebben az időpillanatban feltöltjük az L-et dL-lel, mely a következő egyenlettel megadott energianövekedést hozza létre: E = 0,5 * dL * i2 Ekkor a rendszert magára hagyjuk. Egy idő után, mely a rendszer természetes teljes

frekvenciája

energia

energiává.

által

átalakul

Ebben

a

meghatározott

mágneses

pillanatban,

periódus

energiából

mikor

az

áram

1/4-e,

a

elektrosztatikus leesik

nullára,

visszaállítjuk az önindukciós tekercset az eredeti értékére, mely bizonyítottan magára

nem

hagyjuk

elteltével

az

a

igényel

munkabefektetést.

rendszert.

A

elektrosztatikus

következő energia

Ezt 1/4

követően

ismét

periódusnyi

teljesen

idő

visszaalakul

mágneses energiává, mi pedig egy újabb ciklust kezdhetünk az L változtatásával. Ha a ciklus elején bevezetett energia meghaladja az energiaátalakítás veszteségeit, azaz, ha:

0,5 * dL * i2 > 0,5 * R * i2 (T/2)

vagy

dL/L > e ahol e a rendszer természetes rezgésének logaritmikus csökkenését jelenti,

akkor

az

áram

nagyobb

elején.

Így,

ha

ezt

a

induktivitást

a

rezgőkör

lesz

ciklust

a

ciklus

végén,

ismételgetve,

természetes

azaz

mint

az

az

L

frekvenciájának

a

kétszeresével változtatjuk úgy, hogy dL/L > e,

843

akkor

rezgéseket

tudunk

generálni

a

rendszerben

bárminemű

EME

ráhatása nélkül is, függetlenül attól, hogy milyen kicsi a kezdő töltés. Még a gyakorlatilag mindig jelenlévő - az energiaátvivő rendszerek, a Föld mágneses mezeje és az atmoszférikus töltések okozta

-

indukció

hiányában

is

mindig

találunk

"véletlenszerű

töltéseket" az áramkörben a statikus fluktuálás következtében." A kérdés az, hogy az induktivitást vagy kapacitást meg tudjuk-e változtatni kevesebb energiabefektetéssel, mint amennyi a rezgőkörben keletkezik? Én úgy hiszem, hogy ez igaz mind a kapacitás, mind pedig az induktivitás esetében. A kondenzátorok előállítási lehetőségei korlátozottak, ezért az induktivitás változtatásával nagyobb teljesítményeket érhetünk el a kimeneten. Egy parametrikus transzformátort szabadalmaztatott Leslie Wanlass 1971-ben. Ez a transzformátor változtatható mágneses mezőt használ a primer tekercsben a szekunder tekercs L induktivitásának megváltoztatásához, mely szekunder tekercs része egy rezgőkörnek. A szokásos EM indukció szükségtelenné válik a megfelelő szögű tekercselés révén. Ha a primer tekercset F frekvenciájú váltakozó árammal gerjesztjük, akkor az induktancia 2F frekvenciával változik, mivel két mágneses mező csúcs van minden egyes ciklusban, egyik a pozitív, másik pedig a negatív feszültség csúcsnál. Mivel a kimeneti áram frekvenciája a parametrikus változás frekvenciájának a fele, így a kimeneti áram frekvenciája 2F-nek a fele, azaz megegyezik az eredeti F frekvenciával. Ez fontos dolog, ezért ezt röviden elmagyarázom. Ez a fajta parametrikus transzformátor nem ingyenenergia gép, mivel ez reciprokális: A SZEKUNDER tekercs F frekvenciájú áramának mágneses mezeje 2F frekvenciájú változást indukál a PRIMER tekercsben, így az ellentétes F frekvenciájú parametrikus hatást fejt ki a bemeneti árammal szemben. Ilyen transzformátor kimenete és bemenete megcserélhető, s közben nem változik a működése, HA a primer tekercs egy F frekvencián rezgő kör része. Megértem, hogy ez kicsit komplikált és látszólag nem vezet sehová, de remélem, hogy legalább páran közületek elviselnek engem még egy darabig. Vizsgáljuk meg a Naudin weblapján bemutatott kapcsolást. Az a különleges változtatható induktivitás, melyet a CMOS IC-ből kialakított négyszögjel generátor vezérel, természetesen DC kimenetet ad. Jean-Louis elmondta nekem, hogy ennél az áramkörnél a szekunder tekercs terhelése nem terheli a primer oldalt. Ez elgondolkoztatott, mert itt VALAMILYEN terhelésnek jelentkeznie kellett a primer oldal felé is, még akkor is, ha különböző vasmag anyagok lettek felhasználva az ilyen jellegű visszahatás csökkentésére. 844

A magyarázat egyszerű és ez két részből áll: 1. A bemeneti áramkör nem rezonáns. Annak ellenére, hogy a kimeneti áram mágneses mezeje megváltoztatja a primer tekercs induktanciáját, ez nem tud a bemeneti árammal ellentétes parametrikus áramot létrehozni, mivel nincs a primer tekercsel sorba kötve kondenzátor, aminek a segítségével az ellentétes hatású áram felépülhetne. Ez az áram "elfogy" minden egyes ciklusban. Ugyanakkor ez nem szűnteti meg, pusztán csak minimalizálja a parametrikus EME visszahatását. 2. Sokkal fontosabb, hogy Jean-Louis egyenáramú (DC) jelet használt bemenetként. Emlékezzünk vissza, hogy a parametrikus áram frekvenciája a parametrikus változás frekvenciájának a fele. Wanlass transzformátoránál két induktivitás csúcs van minden egyes primer ciklusban, melynek frekvenciája F, s ez a parametrikus visszahatás szintén F frekvenciával terheli a bemenetet. De Jean-Louis áramkörében a bemenet DC, így ott csak egy induktivitás csúcs lesz egy-egy ciklusban. Ennek következtében a kimeneti frekvencia 1/2 F és a visszahatás is 1/2 F. Jean-Louis áramkörében ez lecsökkenti a visszahatást az érzékelési szint alá, de nem szűnteti azt meg teljesen! Ennek a két ténynek a kombinációja "láthatatlanná" teszi a primer tekercsre történő visszahatást a szekunder tekercs terhelésének a határai között. Megterveztem egy áramkört, mely ezeket az elveket használja az ingyenenergia kinyerésére (lásd az 1. ábrát). A feltűntetett induktivitások két speciálisan tekercselt hagyományos lemezelt lágyvasmagos transzformátorok. A két primer tekercs - akárcsak a két szekunder tekercs - sorba van kötve, de a szekunder tekercsek ellentétes irányúak. Már be lett bizonyítva (2), hogy a parametrikus transzformátoroknál ez a legeffektívebb módja az EM indukció kiküszöbölésének, mivel a szekunder tekercsek elektromágneses mezői kioltják egymást, így ez nem okoz EME visszahatást a primer tekercsekre. A meghajtó egy alacsony áramú CMOS IC-ből álló F frekvenciájú négyszöggenerátor, olyan, mint amit Jean-Louis is használt. A kimeneti áramkör egy terhelésből és egy olyan kondenzátorból áll, melynél a rezonancia frekvencia 1/2 F. Ez a kimenet egy AC szinusz hullám, annak ellenére, hogy DC négyszögjeleket vezetünk a bemenetre. Ez jól látható, ha megfigyeljük Naudin mérési eredményeit (lásd az 5a ábrát). A fentebb ismertetett elveknek megfelelően 1/2 F frekvenciájú parametrikusan visszaható

845

hullám alakul ki a primer tekercsben, mivel ott két induktancia csúcs jut minden egyes kimeneti ciklusra. Mivel a primer frekvencia és a visszahatás frekvenciája különbözik, ezért lehetséges a primer tekercsre történő visszahatás teljes megszűntetése és a visszahatás energiájának a visszavezetése egy egyszerű soros rezonancia megcsapolással, mint ahogy azt az 1. ábrán láthatjuk. A primer tekercseken átfolyó energia - mely normális esetben gyakorlatilag teljesen kioltja a bemeneti feszültséget - ebben a kialakításban a szekunder oldali terhelés meghajtására fordítódik. Összegezve elmondhatjuk, hogy ez a megoldás talán nem szűnteti meg az EME visszahatását a közönséges indukciós motorokban vagy transzformátorban, de biztosan megszűnteti bizonyos parametrikus beállításoknál, mivel a bemeneti és kimeneti frekvenciák különböznek. Ez valami olyasmi, ami soha nem jön létre egy közönséges transzformátornál, ahol a bemeneti és kimeneti frekvenciák mindig megegyeznek. Mivel az általam bemutatott kapcsolásban nagyon kis mértékben terheljük a bemenetet, ezért sok hasonló eszközt párhuzamosan kapcsolhatunk úgy, hogy közös a meghajtásuk, miközben odafigyelünk arra, hogy lecsökkentsük a soros rezisztenciát annyira, amennyire csak lehet.

Referenciák: 1) "On The Parametric Excitation Of Electric Oscillations" by L. I. Mandelshtam and N.D. Papaleksi Zhurnal Teknicheskvoy Fiziki, 4, n.1, p. 5-29, translated for Lawrence Livermore Laboratories, Feb 1968 2) "Comparison Of Orthogonal- And Parallel- Flux Variable Inductors" by Z. H. Meiksin IEEE Transactions On Industry Applications, V. IA-10, n.3, May/June 1974

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod. 846

Megjegyzés: Fred utalt az írásában egy 1971-es szabadalomra, de sem Ő, sem Naudin nem adta meg a szabadalom lajstromszámát. Egy kis

keresgélés

után

ráakadtam

egy

szabadalomra,

szerintem

Fred

erről beszélt. Ez ugyan 1970-ben lett elfogadva, nem '71-ben, de a téma alapján erről lehet szó.

Második elgondolás: Kapcsolóüzemű bifiláris parametrikus áramkör

Általános tévhit, hogy az induktancia megváltoztatásához szükséges energia pontosan megegyezik a tekercsben folyó áram energiájával. Én azonban már jó ideje megkérdőjelezem, hogy van-e valamilyen öröklött kapcsolat eközött a két érték között. Nézzük meg a következő ábrát.

2. ábra.

Ez egy egyszerű parametrikus kapcsolás. Jól ismert tény (vagy talán nem is annyira JÓL ismert), hogy ha a kapcsolásban az induktivitást F frekvenciával periodikusan változtatjuk, akkor a rezgőkör áramának a frekvenciája F/2 lesz. Most nézzük meg a 3. ábrát.

847

3. ábra.

Egy ferrit magra bifilárisan vagy ellentétes irányban feltekert tekercsek helyettesítik a 2. ábrán látható változtatható induktivitást. Egy négyszögjel generátorral meghajtott analóg kapcsoló található a két tekercs között, aminek eredményeként az egyik félhullámban az egyik tekercsen, a másik félhullámban pedig mind a két tekercsen folyik áram. Ennek következtében a teljes induktancia egy magas értékről lecsökken egy nagyon alacsony értékre. Ez a változó induktancia ugyanaz, mint a 2. ábrán látható kapcsolásban, és ez is felépíti az áramot, melynek értéke az induktancia változásának mélységétől és a terhelő ellenállás értékétől függ. Mivel az induktancia változása jelentős, ezért az áramerősség is jelentős lesz, miközben az áramkör kapcsolgatásához szükséges áramerősség kicsi lehet. A nyilvánvaló eredmény sokkal nagyobb kimeneti teljesítmény, mint amennyit befektettünk.

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

Harmadik elgondolás: Nagytekercses bifiláris transzformátor

848

Ez egy parametrikus transzformátor, ami nagy tekercseket használ a ferrit vagy fémüveg magban történő nagy induktivitás változás létrehozására, s egy parametrikus kimeneti áramkör csapolja meg a teljesítményt.

4. ábra.

A Stefan Hartmann értelmezése szerinti Newman motorhoz hasonlóan ezt Newman transzformátornak lehetne nevezni, figyelembe véve természetesen azt, hogy Mr. Newman magyarázata a motorjával kapcsolatban teljesen eltérő. A 4. ábrán három teljesen egyforma tekercspár látható. (A párok száma tetszőleges.) A primer áramkör hat párhuzamos tekercset tartalmaz, melyek egy kisteljesítményű rezgőkör részét képezik. Ezek a tekercsek sok menetből állnak és egyenként nagy az induktivitásuk, bár a párhuzamos kapcsolás révén a bemeneti rezgőkör eredő induktivitása viszonylag kicsi lesz.

849

A szekunder tekercsek, melyek sorba vannak kötve egy rezonáló áramkörrel és egy terheléssel, jóval kevesebb menetet tartalmaznak. Minden második szekunder tekercs ellentétes irányban van felcsévélve, így az indukció révén generált EME nulla lesz. Nem jelentkezik EME visszahatás, mivel nincs ezt okozó EME - az energiaátvitel teljesen az induktancia változás hatására jön létre. A vasmag mangán-cink ferrit lehet vagy más mágneses anyag, melynek a relatív permeabilitása széles határok között változik. A teljes vasmag együttest kiegyenlíthetjük egy ortogonális állandómágneses mezővel úgy, hogy a vasmagokat a B/H görbéjük hajlatába helyezzük, ezáltal maximalizálhatjuk az induktivitás változást a primer tekercs mezőjének változtatásával. A működési elv a következő: Ismert tény, hogy nagy tekercs nagy mágneses mezét generál, így a primer tekercsek mezeje nagy lesz az adott kis áramok mellett is. Mivel a vasmagok úgy vannak beállítva, hogy még a mező kis változása esetén is jelentősen megváltozik az induktivitás, ezért a primer körben jelenlévő nagyon kicsi oszcillációs áram is hatalmas indukciós változásokat hoz létre a vasmagban. A parametrikus áramkörben az energia nagysága szigorúan az áramkörben létrejövő induktivitás változástól függ. Ez is ismeretes, bár nem olyan széles körben. Ezért tehát a rezonáló kimeneti áramkörben az áram nagy lesz. Kis áram be, nagy áram ki... Ez ilyen egyszerű. Vagyis mégsem ennyire egyszerű, mint ahogy az lenni szokott. A kimeneti áramkörben folyó nagy áram leterheli a bementet egy bizonyos mértékig azáltal, hogy megváltoztatja a vasmagok induktivitását a primer kör hatásával ellentétes irányban. Ez az effektus viszont minimalizálva van a primer és szekunder tekercsek hatalmas méretbeli különbsége révén. Ezen kívül a primer áram olyan kicsi, hogy ha ezt még meg is kellene duplázni a terhelés miatt, még akkor is kicsi maradna a kimeneti áramhoz képest. Ne feledjük, hogy a transzformátoroknál használatos feszültség/menetszám egyenlet itt nem alkalmazható, mivel itt nincs indukció! Kíváncsian várom a véleményeiteket, különösen a kritikusakat!

850

Hendershot féle generátor

Bevezető

Az 1920-as években a New York Times és még sok más korabeli újság arról tudósított, hogy egy bizonyos Lester J. Hendershot épített egy olyan készüléket, amely megcsapolta a Föld mágneses mezejét, s a készülék a kimeneti elektromosság egy részét visszavezetve önmagát táplálta. Ki volt Hendershot és mit is talált fel? Hendershot se mérnök, se tudós nem volt, hanem "csak" egy tehetséges és intuitív amatőr ezermester.

1. ábra. Lester J. Hendershot a készülékével

Ezt a készüléket "véletlenül" találta fel, és nem volt semmilyen fogalma sem a készülék működési elvéről. Elméleti magyarázattal nem tudott szolgálni és a készülék szerkezeti felépítéséből fakadó működési elvet sem tudta elmagyarázni. Állítólag észrevett egy effektust a rádió adótornyokkal kapcsolatban és ezt tökéletesítette a kísérletei során lépésről-lépésre. Sajnos a magyarázatok teljes hiánya nem csak oda vezetett, hogy Hendershot-ot és a készülékét a számos, tudósok előtti sikeres bemutató ellenére sem vették komolyan, de még ellenségesen is fogadták. 1924-ben Hendershot súlyos áramütést szenvedett a készülékével történt kísérletezés során, aminek következtében feladta a további munkát. 20 évvel később - annak ellenére, hogy akkorra már megromlott fizikai egészségéből kifolyólag tolókocsiba

851

kényszerült - ismerősei tanácsára más kutatókkal együtt újból elkezdett foglalkozni a készülékével. Ennek a körülménynek köszönhető, hogy a készülék nem merült teljesen a feledés homályába és hogy még ma is megvan néhány alkatrésze. Hendershot fia, Mark M. Hendershot, aki összegyűjtötte és megőrizte apja még meglévő dokumentumait és alkatrészeit, maga is megpróbálta újraépíteni a készüléket. Ez a kísérlet azonban sikertelen volt - néhány részlet még hiányzott, melyek az idők folyamán megsemmisültek.

2. ábra. Mark M. Hendershot - apja félig-meddig rekonstruált gépével

Mark azért elért bizonyos eredményeket, mivel egy kis feszültség mégis megjelent a kimeneten (s ez mindenképpen jelentős eredmény), de ez nem érte el az apja eredményeit, aki 110 V-os feszültséget tudott produkálni, mellyel több különböző, körülbelül 300 W-os fogyasztót táplált. Úgy tűnik, hogy ifjabb Hendershot időközben feladta a kísérleteit. Jelenleg csak annyit tudunk, hogy kb. 1995-ig dolgozott rajta. Az viszont tény, hogy Mark szemtanúja volt az apja működőképes készülékének. Az egyik levelében ezt írta: "Gyerekként saját szememmel láttam apám gépét működés közben, és azt is, hogy

hogyan állítgatta azt be [... ]. Jelenleg egy hasonló modellen dolgozom és remélem, hogy az 1995-ös nemzetközi Tesla szimpóziumra sikerül beüzemelnem. Vannak már eredményeim, de ez még nem az, amit apám tudott elérni."

Az eredeti szöveget innét fordítottam.

852

A következő oldalon a készülék felépítésével ismerkedünk meg részletesebben.

A Hendershot féle generátor felépítése

Ezen az oldalon Hendershot készülékével ismerkedhetsz meg. Elég sok

benne

a

homályos

folt,

különösen

az

első

verziónál,

de

mindenképpen jó kiindulási alapnak.

A készülék felépítése Hendershot készüléke egyszerű áramköri elemekből áll, mely ennek ellenére az elektronikában jártas ember szemében értelmetlennek tűnik. Tekercseket és kondenzátorokat tartalmaz, melyek egy része saját készítésű és egymás mellett, illetve egymásban helyezkednek el. Ez az elhelyezkedés azonban semmi új dolgot nem tartalmaz. A Hendershot generátor nem igényel külső energiaforrást - még a beindításhoz sem, csak egy különös folyamatsort, melyet Hendershot "beállításnak" nevezett. Ez a beállítás abból állt, hogy egy - a két végén lecsupaszított - vezetékdarabbal összekötött az áramkörben különböző pontokat felismerhetetlen sorrendben vagy valamiféle rendszer nélkül, míg el nem kezdődött a rezonancia. Ekkor a készülék már folyamatosan szolgáltatta az elektromosságot. A "beállítás" néha pár perc alatt sikerült, néha viszont ennél több idő kellett hozzá. Első ránézésre a készülék teljesnek néz ki, de a különböző forrásokból kiderül, hogy néhány részlet nem teljesen világos. Ez az oka annak, hogy különböző emberek különbözőképpen próbálták reprodukálni Hendershot eredeti készülékét.

Az első és valószínűleg legrégebbi verzió

853

Marks Hendershot által fellelt archívumból ered a következő leírás, amely valószínűleg a Hendershot generátor legrégebbi verziója. Sajnos ez nem teljes és nem mindenhol felismerhető, ráadásul Hendershot később még változtatott is rajta (lásd az itt következő leírás legutolsó pontjait).

3. ábra. A Hendershot generátor felépítése

A következő leírásban, mely sajnos részben hiányos, részben pedig nem teljesen világos, Hendershot a következőket írja: 

Egy kicsi, vízszintesen elhelyezett fémlap gyűjtőt 1 használok, mely egy mozgatható mágneses anyagból készült szalaghoz 2 csatlakozik. Ez a szalag oda van erősítve az első tekercs vasmagjához 3.



A mágneses szalag 2 egy rézvezetékben 5 folytatódik. Ennek a vezetéknek a másik vége a második tekercs 6 középpontjához csatlakozik.



A tekercs kint van ?? A menetek szigetelt rézvezetékből állnak, melynek átmérője ?? Ez egy állandó mágneses vasmaggal 7 van ellátva. Ez a tekercs lehetőleg álljon párhuzamosan az első tekerccsel.



A mag 7 és a körülötte lévő tekercs 6 megegyezik a 3-mal, melynek két ?? menetszámú rézvezetékből készült tekercse van. A vezeték átmérője ?? A tekercsek a méhsejt szerkezethez hasonlóan vannak megtekercselve és egymást keresztezik a vezetékek.

854



A tekercs 6 végei mindegyik esetben az összekötő vezetékek 9 és/vagy 10 felett vannak és a méhsejt szerkezetű tekercs 8 egymást keresztező vezetékeihez csatlakoznak. Itt vesszük le a kimeneti feszültséget a csipeszekkel 10 és/vagy 11 ellátott vezetékek segítségével.



Az első tekercs 4 csatlakozói további két tekercsben 13 és/vagy 14 folytatódnak. Az átmérőjük ?? és lágyvas magokkal 15 és 16 vannak ellátva. Ezek a tekercsek sorba vannak kötve egy elektromos ellenállással 17, mely a tekercsek 13 és 14 között található. Ennek a saját készítésű ellenállásnak az értéke kicsi, körülbelül ?? MOhm. (Ez nem is olyan kicsi, bár lehet, hogy itt a szöveg nem volt teljesen világos)



A tekercsek 13 és 14 párhuzamosan kapcsolódnak a méhsejt szerkezetű tekercshez, mindegyik a méhsejt tekercs egy-egy oldalán, a készülék függőleges hosszirányú síkjában található. A vasmag 3 oda van forrasztva a kicsi, lemez anyagból készült transzformátor lapok 18 együtteséhez.



Ezek a fémlemezek helyet biztosítanak a vékony vezetékből készült kiegészítő tekercsnek 19, melynek közepében ?? A tekercsben 19 nincs vasmag. A tekercs 19 belső vége a 20 pontban kapcsolódik a csipeszes végű vezetékhez 11, a külső vége pedig a 21 vezetékben folytatódik, mely a 22 tekercshez kapcsolódik. Ennek a tekercsnek 22 a menetszáma ??, átmérője ??. A vasmag 23 el is hagyható.



A tekercs 22 külső menetének a vége a 24 vezetéken keresztül kapcsolódik a vékony vezetékből készült második tekercs 25 belső menetéhez, akárcsak a tekercs 19, bár a menetek iránya eltér. Ez a tekercs a 26 pontban csatlakozik a kimenet 12 másik végéhez.



A 18 lemezekkel megegyező anyagból készült lemezes transzformátor 27 belsejében található tekercs 25 nem rendelkezik vasmaggal, a fémlemezek 27 és 18 pedig egymástól el vannak választva. A tekercsek javasolt irányát a nyilak jelzik.



A kimenetre 11 és 12 kötött lámpa vagy kisebb motor folyamatosan fog működik, ha a készülék hosszirányú tengelye észak-dél irányba mutat, és abbahagyja a működését, ha ebből az irányból kimozdítjuk.



Tehát a motor megáll vagy a lámpa elalszik. Ahhoz, hogy ezt megakadályozzuk és hogy a készülék minden helyzetben működhessen, megváltoztattam a tekercs 8 felépítését. Az összes többi alkatrész változatlan maradt.

855



A lemez 1 meghosszabbítását 2 a vezeték 5 egy kicsi, lágyvasból készült lemezzel 28 köti össze, melyen bronzlemezes tekercs 30 található. A tekercs menetszáma ??, átmérője ??. Ezt egy csavar 32 erősíti a lágyvasból készült tekercshez 31. Ez a tekercs 31 a gyűrű mágnes 33 egyik pólusát metszi.



A csavar 32 nem csak a 31 tekercset rögzíti a mágneses pólushoz, hanem a 29 tekercset is. A fémlemezhez 28 van erősítve egy bronzlemezes tekercs 30. Ennek a tekercsnek az egyik vége a vezetéken 9 keresztül csatlakozik a tekercs 29 egyik végéhez, míg a másik vége egy ólom csavarral 11 van felerősítve. A tekercs körül van egy második tekercs 8a is, mely ugyanabból a vezetékből készült és a menetszámuk is megegyezik. A tekercs 29 másik vége a vezetéken 10 keresztül a másik, kívül elhelyezkedő méhsejt tekercshez 8b, valamint a csipesszel ellátott kimenetre 12 csatlakozik.



Meg kell jegyeznünk, hogy mind a két felépítésnél a tekercs 4 a tekercs 3 vagy a két tekercs 8a és 8b mellett helyezkedik el. Ugyanez érvényes a másik tekercsekre 6 és 29 is.



Ezek a tekercsek 6 és 29 a tekercsek 8, 8a és 8b külső felén találhatóak a tekercsek 4 és 29 tengelyében.



A tekercsek 6 és 29 egymáshoz képest párhuzamosan kell, hogy elhelyezkedjenek.



A tekercsek 13 és 14 tengelyei szintén párhuzamosan vannak elhelyezve a tekercsekkel 8, 8a és 8b.

A második (és sokkal jobban ismert) verzió Az itt következő verzió sokkal gyakrabban megtalálható a fellelhető irodalomban. Ez Marks Hendershots dokumentumai közül való.

856

4. ábra. A második verzió eredeti kapcsolási rajza

Van még egy ehhez hasonló verzió, mely egy kicsit különbözik a 4. ábrán láthatótól, ahol a feliratok nem igazán felismerhetőek. Ezen a modernebb verzión már minden jól látszik:

5. ábra. A 4. ábrán látható verziótól egy kicsit különböző, de sokkal érthetőbb variáció 857

A legfontosabb alkatrész a két LC rezgőkör: C1/L1 és C2/L2, ahol a C1 és a C2 saját készítésű kondenzátorok. Hendershot elektrolit kondenzátorokkal is kibővítette a kapcsolást úgy, hogy azt szétszedve csak a kondenzátor lemezeket használta. Ezeket úgy tekerte fel, hogy meghagyta az alumínium lemezeket, melyek közé elektrolittal átitatott papírt helyezett, majd az egészet egy acél hengerbe helyezte. Ez ugyan megváltoztatta a kapacitást, de ez nem volt kritikus. Ami viszont fontos volt, az az, hogy a két kondenzátor kapacitása a lehető legpontosabban egyezzen. Az L1 és L2 tekercseket szintén saját maga készítette fonott kosár tekercsként. Pontosabban ezek rövid, hengeres alakú tekercsek, melyek átmérője kb. 15 cm (5 15/16"), de nem csak egyszerűen fel vannak tekerve, hanem a vezetéket kosár formában tekerte fel. A tekercsek elkészítéséhez egy fapadon egyenletesen, egy 150,8 mm átmérőjű kör kerületén elhelyezett 57 db 3,2 mm átmérőjű csapot. Ezek között a csapok között tekercselte fel a vezetékeket. Nem tudjuk, hogy hogyan jutott Hendershot erre a megoldásra, mivel ezt sehol se említette. Azt azonban egyértelműen tudjuk, hogy az így kialakított tekercs kapacitása elhanyagolható. Az elektro-mechanikus rezonátor felépítése megegyezik azzal, amit pl. az elektromos csengőkben találhatunk. A tekercs és a mag közötti távolság változtatható és a célja a rezonancia frekvencia beállítása. A második verzióról fényképekkel is rendelkezünk, melyeken a mechanikai felépítést jól fel lehet ismerni.

858

6. ábra. A második verzióról készült fényképek

Összegzés A fentebb ismertetett két verzió láthatóan különbözik egymástól. Ha mind a kettő működik, akkor ez egy közös alapelvet sugall. A következő különbségeket fedezhetjük fel a két verzió között: Az első verziónál a 8-as számmal jelölt tekercs "méhsejt szerű", míg a második verziónál, mely jóval később készült, a tekercs "fonott kosár szerű". Nem teljesen világos, hogy ez ugyanazt az alapelvet tükrözi-e. További érdekesség, hogy az első verziónál nincsenek megemlítve a különleges kondenzátorok sem a rajzon, sem pedig a leírásban, míg a második verziónál ezek különlegesen fontos szerepet játszanak. Ifjabb Hendershot saját maga készítette el ezeket a speciális kondenzátorokat. Ugyanakkor van pár hasonlóság is: Az első verzió leírásánál a 2es számmal jelölt fémszalag, mely a 3-as számú vasmaghoz van erősítve, nagyon emlékeztet a második verziónál használt elektromechanikus rezonátorra. Ezen kívül mind a két verzióban vannak olyan áramköri részek, melyeknek a lehető legjobban meg kell egyezniük egymással. Az első verziónál ez a 25/27 és 18/19, míg a második verziónál a C1/L1 és C2/L2 rezgőkörök, melyek tekercsei és kondenzátorai speciális kialakításúak.

Az eredeti szöveget innét fordítottam. 859

A feltételezett működési elv ismertetése előtt ismerkedjünk meg a méhsejt szerű és a fonott kosár szerű tekercsekkel.

Méhsejt és fonott kosár tekercsek

Mielőtt

a

Hendershot

készülék

feltételezett

működési

elvével

megismerkednénk, vizsgáljuk meg, hogy mik is azok a méhsejt szerű és

fonott

kosár

szerű

tekercsek,

melyeket

az

előző

oldalon

ismertetett két verziónál idősebb és ifjabb Hendershot használt.

A méhsejt és a fonott kosár tekercseket még az 1920-as években használták az úgynevezett kristály rádiókban, vagy más néven detektoros vevőkben. Ezek a rádió vevőkészülékek azért voltak érdekesek, mert nem tartalmaztak áramforrást, tehát erősítő sem volt bennük, mindössze hangolható tekercsekből, kondenzátorokból valamint diódából álltak. A demodulált jeleket fejhallgatóra kötötték, így vált hallhatóvá az adó által sugárzott jel. Ilyen készüléket ma is lehet építeni és a középhullámú sávban foghatjuk velük a különböző műsorokat. Pár mai építésű kristály rádióról láthatsz képeket, kapcsolási rajzokat és leírásokat itt .

Egyszerű méhsejt tekercs Az itt következő leírás egy kristályrádió vevőtekercsének az elkészítését magyarázza el. Természetesen a feltűntetett adatokat és méreteket igény szerint módosíthatjuk. Ez az egyszerű tekercs 34 menetből áll.

860

1. ábra. Az egyszerű méhsejt tekercs elkészítése

Az 1. ábrán látható jelölések magyarázata: As = Első menet kezdete Ae = Első menet vége Bs = Folytatás a második menettel Be = Második menet vége Cs = Folytatás a harmadik menettel Ce = Harmadik menet vége Ds = Folytatás a negyedik menettel, ugyanúgy, ahogy az első menetet tekertük. Ez ismétlődik az utolsó, 34.-ik menetig.

A kész tekercset a következő ábrákon láthatjuk:

861

2. ábra. Az elkészített méhsejt tekercs

A méhsejt tekercsek alacsony értékű szórt kapacitással rendelkeznek és jól használhatóak a nagy jósági tényezőt igénylő kapcsolásokban. Ezeket a tekercseket otthon is el lehet készíteni. A tekercs magjaként egy kb. 4 mm vastagságú furnérlemezt használhatunk. Fúrjunk 22 lyukat két kör kerülete mentén az 1. ábrán bemutatott módon. A külső kör sugara 5 cm, a belső köré pedig 4 cm. Dugjuk be a 22 db kis átmérőjű facsapot a lyukakba, majd 0,5 mm-es mágneses huzalból vagy rádiófrekvenciás litz huzalból tekerjük fel a 34 menetet. Ha litz huzalból készítjük a tekercsünket, akkor ne vedd azt le a magról, mivel ez a huzal nem eléggé merev ahhoz, hogy a tekercs megtartsa az alakját, de ha a tekercs erősebb vezetékből készül, akkor nyugodtan eltávolíthatjuk a magot, miután azt bevontuk valamilyen ragasztó anyaggal. Ne használjunk ragasztót, ha nagy jósági tényezőre van szűkségük!

Az eredeti szöveget innét fordítottam.

Valódi méhsejt tekercs

862

Az előbbi példában egy leegyszerűsített méhsejt tekercs elkészítését láthattuk. A következő sorokban megismerkedhetünk a valódi méhsejt tekercs elkészítési módjával.

3. ábra. A valódi méhsejt tekercs elkészítési módja

Készítsünk furnérlemezből egy olyan keretet, melyet a tekercs elkészítése után kivehetünk anélkül, hogy azt összedöntenénk. Ehhez szükségünk lesz egy fából készült henger alakú magra, melyben rések (1) vannak, és 11 vagy 13 db négyzet alakú, 3 mm vastag és 10 mm széles facsíkra (2). A 3. ábrán 13 facsík van feltűntetve (olyan, mint a gőzhajó lapátja). A lényeg az, hogy a csíkok száma páratlan legyen! Ezeket a csíkokat a résekbe kell helyezni, ahová kis ékkel vagy papírdarabbal erősítjük. Használjunk (lehetőleg selyem szigetelésű) erős vezetéket! A meneteket a 3. ábra alapján tekerjük fel. Az első menetet pirossal, a másodikat kékkel, a harmadikat pedig zöld színnel rajzoltuk. Alaposabban tanulmányozzuk a rajzot! A huzalt először két csík előtt visszük el, majd a hátsó oldalra megyünk, ahol ismét két csík előtt visszük tovább. Ezt követően ismét az elülső oldalra megyünk, ahol ismét két csík előtt visszük a huzalt, majd megint csak a hátsó oldalra megyünk. Ez a folyamat ismétlődik. Miután befejeztük a tekercselést, valamilyen ragasztóanyaggal kezeljük le a tekercset, s csak ezután vegyük ki a facsíkokat.

863

4. ábra. Az elkészült valódi méhsejt tekercs

Az eredeti szöveget innét fordítottam.

Fonott kosár tekercs A fonott kosár tekercs elkészítésének menete a következő: Egy papírlapon körzővel rajzold meg a szükséges átmérőjű kört, majd a kerületet oszd fel 13 egyenlő részre. A rajzot másold át egy falapra:

864

5. ábra. A falapra rajzolt, 13 egyenlő részre felosztott kör

Vágd ki a kört, majd állványos fúróval fúrjad ki a 13 bejelölt lyukat. Nagyon fontos, hogy a furatok egyenesen menjenek a fában.

6. ábra. A kivágott és kifúrt tartófa

Készíts egy állványt, amire két tengelyt erősítesz, egyiket a fentebb bemutatott kör fatartónak, a másikat pedig a tekercset tartalmazó orsónak. A fatartó 13 furatába illesszél be 13 pálcát úgy, hogy azok feszesen álljanak.

865

7. ábra. A kész tekercselő állvány

Miután az állvány elkészült, tekercseld fel a vezetéket úgy, hogy felváltva az hol a pálca előtt, hol pedig mögötte van elvezetve.

A következő ábrán egy kicsit eltérő, de szintén fonott kosár tekercset láthatsz.

5. ábra. Fonott kosár tekercs

Az eredeti szöveget innét fordítottam.

866

A következő oldalon a feltételezett működési elvről olvashatsz. A Hendershot féle generátor működési elve

Ezen az oldalon Fred B. Epps magyarázza el, hogy szerinte mi a Hendershot féle generátor működési elve.

Ebben a Hendershot féle generátor feltételezett működési elvét magyarázó leírásban néhány dolgot feltételezek. Az első az, hogy már megismerkedtél a Hendershot készülék felépítésével. Azt is feltételezem, hogy a készüléket két részre, azaz a tekercs/kondenzátor együttesre és a "harangnyelves"

(elektro-mechanikus)

rezgőkörre

osztva

lehetne

elemezni.

A

tekercs/kondenzátorra (TK) fogok nagyobb hangsúlyt fektetni, de később arra is rá fogok mutatni, hogy a rezonáló energiatároló elv nagyon fontos a készülék működése szempontjából.

A tekercs/kondenzátor (TK) Kielemezve a TK együttest egy nagyon érdekes összetevőt találunk, mely megfelelően használva szabad energiát tud megcsapolni. (A fonott kosár szerű tekercs a módosított kondenzátor köré font vezetékekből áll.) Jól ismert tény, hogy a kondenzátor és a tekercs hajlamosak egymásra hatni. A kérdés az, hogy milyen ennek a kölcsönhatásnak a természete? Logikusan három lehetőség kínálkozik: 1. A tekercs hat a kondenzátorra, de ennek ellenkezője nem igaz. 2. A kondenzátor hat a tekercsre, de ennek ellenkezője nem igaz. 3. A tekercs hat a kondenzátorra és a kondenzátor is hat a tekercsre. A 2-es számú lehetőséget kiejthetjük, mert nincs olyan összetevő a tekercsben, melyre a kondenzátor elektromos mezejének a változása hatással lehetne.

867

A 3-as számú lehetőséget szintén kiejthetjük, mert egy igazi ingyenenergia gép nem lehet reciprokális - annak nem reciprokálisnak kell lennie. A reciprokális - vagy "kétutas" eszköz mindig megterheli a bemenetet és annyi teljesítmény veszteséget idéz elő a bemeneten, mint amennyi teljesítményt kinyerünk a kimeneten. Hadd magyarázzam el, mit értek a "reciprokális" szó alatt. A mindennapi életben használt rendszerek reciprokális természetűek a tervezésükből kifolyólag. Ez azt jelenti, hogy az energia kapcsolat reverzibilis (megfordítható). Jó példa erre az elektromágneses indukció, ahol ha a motor kimenete lesz a bemenet, akkor a motor generátorként fog funkcionálni, és az energiaviszonyok megfordíthatóak anélkül, hogy azok megváltoznának. Ez a Newton-i hatásellenhatás törvény kiterjesztése. Be lett bizonyítva (1), hogy bizonyos rendszerek nem reciprokálisak, azaz a kimenet nem szolgálhat bemenetként. Az is be lett bizonyítva (2), hogy bármilyen elektromos kimenettel és elektromos bemenettel rendelkező reciprokális eszköz tartalmaz mágneses mezőt. A mágneses mezőnek az a tulajdonsága, hogy megváltoztatja az alkalmazott erő irányát munkavégzés nélkül - alapvető része ezeknek a rendszereknek. A nem reciprokális rendszerekben a kimenet nem terheli le a bemenetet. Nem tökéletes, veszteséges nem reciprokális rendszereket sokféleképpen lehet szerkeszteni. Ilyenek pl. a giroszkóp, a girátor, a ferromágneses erősítők, a mikrohullámú fázisváltók és a Hall-effektust kiaknázó készülékek. Ezért tehát csak az 1-es számú lehetőséget kihasználva tudunk ingyenenergia eszközt létrehozni: "egyutas" kapcsolatnak kell lennie a tekercs mágneses mezeje és a kondenzátor között, máskülönben a mágneses mező le lenne terhelve akár induktívan, akár parametrikusan, ami viszont a tekercs energiaveszteségéhez vezetne. Nem lehetnek vasmag veszteségek, ezért a tekercsnek a kondenzátort légmagként kell "látnia", melynek a mágneses permeabilitása nem változik ( = 1).

A tekercs A tekercs fonott kosár szerű kialakítását háromféleképpen értelmezhetjük: 1. A tekercs induktív 2. 3. Ebben az esetben a fonatnak nem célja a fluxus lecsökkentése, következésképpen jelentős mágneses fluxus található a kondenzátor belsejében. A működési elv ekkor a szokásos mágneses mezőn alapul. 868

4. A tekercs nem induktív 5. 6. A fluxus kondenzátorba lépése meg van akadályozva. A működési elv ekkor a mágneses vektor potenciálján alapszik. 7. A tekercs induktív és nem induktív 8. 9. Nincsen megfelelő felszerelésem, hogy analizálhassam a tekercsek nem induktív (skaláris) aspektusait. Nem hiszem, hogy szükséges skaláris mezőkkel magyarázni ezt a működést. Ezért még egy - talán helytelen - feltevést engedek meg magamnak, azaz hogy a tekercs csak a szokásos mágneses mezőt használja.

A tekercs és kondenzátor kölcsönhatásai Hogyan hat a tekercs mágneses mezeje és a kondenzátor egymásra? Megkockáztatva azt, hogy jól ismert dolgokkal untatlak, úgy gondolom, hogy érdemes kitérni az elektrolit kondenzátorok működésére egy pár mondat erejéig. Az elektrolit kondenzátornak van egy plusz folyékony vagy szilárd elektrolitból kialakított rétege az egyik fegyverzet és a dielektrikum között. Ennek a rétegnek két fő funkciója van - egyrészt jobb kontaktust biztosít a fegyverzet és a dielektrikum között, másrészt pedig tömíti azokat az apró lyukakat, melyek a dielektrikumban keletkeznek az elektromos folyamatok során. A Hendershot készülékében használt folyékony dielektromos anyagnak érdekes elektromos tulajdonságai vannak: magas a dielektromos állandója () és jó az ionvezetése (3). Mivel nyilvánvalóan az ionok valamilyen kapcsolatban vannak a dielektromos állandóval , és mivel a mozgó töltések a Lorentz erő hatására kitérnek a haladási irányukból, ezért nagyon valószínűnek látszik, hogy a tekercs körül kialakuló mágneses mező hatására megváltozik a kondenzátor  dielektromos állandója, ezáltal pedig a kapacitása is. Nem vagyok annyira jártas a kémiában, hogy elmagyarázzam az összes részletet, de olvastam Weiss kísérleteiről (1), aki bemutatta, hogy a mágnes hatással van a kémiai anyagokra és ezáltal a nedves cellákban az elektromos jellemzőkre is. A Hall-effektus (3) megfigyelhető az elektrolitokban is. Az itt alkalmazott mechanizmust kísérletekkel kell ellenőrizni. Úgy gondolom, hogy az ionokra ható Hall effektust is be lehet bizonyítani, de az is lehet, hogy skaláris jelenségekről vagy akár 869

valami másról van szó. Nem annyira a mechanizmusra szeretnék fókuszálni, hanem inkább arra, hogy egyutas kölcsönhatás van az induktivitás és kapacitás változása között, azaz a kapacitás változása nem változtatja meg az induktivitást. Ez egy nem reciprokális rendszer. Bizonyára ismered azt a kísérletet, amit Jean-Louis Naudin és én együtt végeztünk a varikap diódás parametrikus rezgőköröknél (lásd itt). Ott a feszültségszint változása volt nem reciprokális, mivel a kimeneti feszültség nem volt elég magas ahhoz, hogy érzékelhetően visszahasson a vezérlő feszültségre. A magasabb kimeneti feszültségeken az eszköz nemlineáris - frekvenciaduplázó üzemmódba kerül. Ez az üzemmód néha visszahat a bemenetre, akár teljesen semlegesítheti is a vezérlő feszültséget, tehát ez egyértelműen egy reciprokális rendszer. Vegyük figyelembe még azt a bizonyított tényt is, hogy minden nem reciprokális elektromos rendszerben mágneses mezőnek is jelen kell lennie. A Hendershot féle tekercs/kondenzátor igazi nem reciprokális rendszernek tűnik. A nem reciprokalitás ténye be lett bizonyítva alacsony frekvenciás rendszerekben, ahol egy elektromágneses jelátalakító mechanikusan volt összekapcsolva egy elektrosztatikus vagy piezoelektromos jelátalakítóval. Ezeknek az eszközöknek az általános formája "mágneses-mechanikus vagy anyag egyesítettelektromos". A Hendershot féle készülék pontosan beleillik ebbe a kategóriába, mivel annak ionkapacitása a mágneses-indukciós-mechanikával változtatható.

Rezonancia A nem reciprokális rendszerek általában veszteségesek, bár néhány mikrohullámú ferrites rendszer nagyon kis belső veszteségekkel tud működni. Hogyan nyerhetünk egy ilyen rendszerből ingyenenergiát? A rezonancia segítségével. Emlékezzünk vissza, hogy a nem reciprokális rendszerek nem terhelik le a bemenetet - nem tudják megváltoztatni azt - azaz akármilyen állapotban is volt a bemenet a folyamat elején, ugyanolyan állapotba kerül vissza a folyamat végén. Ha a bemenet egy rezgőkör, akkor csak a bemeneten megjelenő elektromos veszteségekkel kell számolnunk, mivel a meghatározás szerint figyelmen kívül hagyhatjuk a kimenetet.

870

A helyzet az, hogy ha a teljesítményt egy nem reciprokális rendszeren keresztül juttatjuk a terhelésre, akkor a terhelés nem tud visszahatni az áramkör működésére. A bemeneti körben mérhető bizonyos Q esetén és a nem reciprokális elemeken létrejövő bizonyos veszteség esetén az áramkör ingyenenergiát fog "termelni". Itt meg kell jegyeznünk, hogy a Hendershot féle készülék kimeneti teljesítménye a tekercs/kondenzátor kör kapacitásának a változása révén jött létre, így a kimeneti áramköröket parametrikusan hajtotta meg. Ezért volt szükséges állandóan az áramkör behangolása. A parametrikus oszcilláció Mathieu egyenlete alapján több instabil területet mutat a frekvencia és a teljesítmény különböző tartományaiban. Ezekből az elgondolásokból kiindulva sokféle ingyenenergia eszközt hozhatunk létre. A tisztán mechanikus eszközöktől, mint pl. a giroszkópoktól kezdve a szilárd állapotú kerámia rezonátorokig nagyon sokféle eszközt bevonhatunk a "játékba". Ezek lehetővé teszik, hogy megértsük és reprodukáljuk pl. a Testatika generátort vagy a Hendershot féle készüléket.

Referenciák: 1. "Violation Of The Reciprocity Theorem In Linear Passive Electromechanical Systems" 2. by Edwin McMillan, J. Acous. 3. Soc. Am. (18), 344 (1946) 4. 5. "Coordinates And The Reciprocity Theorem In Electromechanical Systems" 6. by John W. Miles, J. Acous. 7. Soc. Am. (19), 910 (1947) 8. "Reciprocal Relations In Irreversible Processes I, II" 9. by Lars Onsager, 10. Phys. Rev. (37) , pp. 405-426 (1931) 11. 871

12. "Some Aspects Of Onsager's Theory Of Reciprocal Relations In Irreversible Process" 13. by H.B.G. Casimir, 14. Nuovo Cimento Suppl. (6), pp. 227-231 (1949) 15. " Electrolytic Condensers", 16. by Philip Coursey, 17. Chapman and Hall, 1937

Az eredeti szöveget angol nyelven itt olvashatod.

Megjegyzés: A magyarázó szövegben Fred említi a Hall-effektust. A Hall-effektus az Edwin Hall által 1879-ben felfedezett jelenség, mely szerint, ha egy vezetőben vagy félvezetőben áram folyik, és azt mágneses térbe helyezzük, akkor az áramot hordozó részecskékre (fémeknél elektron) Lorentz-erő hat, ami azzal jár, hogy a vezető két

oldalán

feszültségkülönbség

lesz.

Ezt

a

feszültséget

Hall-

feszültségnek nevezik.

872

1. ábra. A Hall-effektus különböző áram- és mágnesestér-irányok esetén.

Jelölések: 1. elektronok 2. a vezető (Hall-érzékelő) 3. mágnesek 4. mágneses tér 5. feszültségforrás. Amerre az elektronok kitérülnek, arra lesz negatívabb a vezető.

873

Bowman féle állandó-mágneses motor

1954-ben egy villamosmérnök, Carl C. Lienau meglátogatta a Kaliforniában élő rokonait, ahol megtudta, hogy Lee Bowman befektetőket keres egy készülék kifejlesztésére. A készüléket leíró dokumentációk mappájára a következő volt írva: "Pillantsd meg a Világegyetem energiáit". A kísérleti modell 8x10x5 inch méretű volt (1 inch = 25.4 mm), mely egy fél inch nagyságú alumíniumlemezen volt elhelyezve. Nem tartalmazott semmilyen rekeszt az elemek tárolására. Az eszköz három, fogaskerékkel összekötött tengelyt tartalmazott, tehát a központi tengely a két szélsővel ellentétes irányban forgott. Nem volt elektromos motor csatlakoztatva a mechanizmushoz. A központi tengelyhez egy 4 inch (kb. 100 mm) átmérőjű és körülbelül fél inch vastag korong, míg a két szélső tengelyhez egy-egy 2 inch (kb. 50mm) átmérőjű korong volt erősítve. A korongok Alnico mágneseket tartalmaztak, 8 a nagy korongon, 4-4 pedig a kicsiken. A mágnesek egyforma távolságra voltak elhelyezve egymástól. A hengerformájú mágnesek tengelye párhuzamos volt a korongok tengelyeivel és úgy voltak elhelyezve, hogy a szomszédos korongokon lévő mágnesektől csak egy kis rés választotta el őket. Mikor a kerekeket kézzel megpörgették, a mágnesek egymás mellett szinkronizált módon haladtak el. Bowman egy alumíniumblokkra is szerelt egy henger formájú mágnest, melynek vége egy bizonyos szögben volt. Egy barázdába (horonyba) helyezte ezt a blokkot úgy, hogy az a közeledő mágnespárt súrolta. Ekkor a rendszer elkezdett forogni úgy, s a kisebb korongok sebessége nagyjából fél fordulat per másodperc volt. A fogaskerekek úgy voltak beállítva, hogy a szélső korongok egyforma sebességgel forogjanak. Amikor a blokkot egy másik, az iménti barázdával szemközti horonyba csúsztatta, akkor a kerekek ellenkező irányba kezdtek el forogni. Az ujját a nagy korong külső széléhez nyomva a súrlódási nyomaték lelassította a rendszert. A forgás teljes leállításához szükséges becsült energia 4 inch font ( kb. 0.1 Watt ) per fél másodperc per fordulat volt. A gép 15 percig működött állandó sebességgel Mr Lienau szeme láttára, mielőtt Bowman megállította a folyamatot. Mr Lienau-ra nagy benyomást tettek a látottak és nem talált magyarázatot a jelenségre. Bowman megpróbálta szabadalmaztatni a szerkezetet, de a Szabadalmi Hivatal ezt elutasította arra hivatkozva, hogy "ez egy szabadalmazhatatlan perpetuum mobile gép". Bowman elmondta, hogy az általa egy évig használt mágneseket a mágnesek gyártója ellenőrizte és azt találta, hogy a mágnesességük nem csökkent mérhető mértékben. Lienau később írt Bowmannak, melyben elmondta, hogy milyen szigorú feltételek között folyik a szerkezet tesztelése mechanikai és technikai elszigeteltségben. Ha a forgás nem szűnik meg a leghosszabb élettartamú

874

és ugyanolyan 10 lb (kb 4.536 kg) súlyú elem kimerülése után sem, akkor az minden kétséget kizáróan bizonyítja, hogy a készülék nem szélhámosság. Bowman rendszeresen kapcsolatban állt a Utahi egyetem hozzáértő fizikusaival. Bowman zokon vette azt a levelet, melyben egy tesztet javasoltak. Finommechanikai műszerész volt és egy jól felszerelt műhellyel rendelkezett otthon. Lienau úgy becsülte, hogy az eszköz elkészítése körülbelül 100 munkaórát igényel, az anyagi ráfordítás nem jelentős. Bowman geofizikai bányakutatásokból élt és egy albumra való elismerést mondhatott magáénak az ügyfeleitől. A bemutató idején Bowman 75 éves volt. Az egyik szemtanú szerint azt akarta, hogy halála után szedjék darabjaira a készülékét és Kalifornia különböző helyein ássák el azokat. Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

A Bowman motor térbeli nézetei

A Bowman állandó-mágneses motor különböző térbeli nézeteit itt tekintheted meg. Ha lassú az Internet, előfordulhat, hogy ennek a bemutatónak néhányszor le kell futnia, amíg mind az öt kép teljesen letöltődik.

875

Az eredeti ábrákat angol nyelven itt nézheted meg.

A Bowman motor működési elve

Amint kezünkkel megpörgetjük a központi tárcsát az óramutató járásával megegyező irányba, a rendszer fokozatosan átmegy "felhúzott" pozícióból "nyugalmi" helyzetbe. Ez azért lehetséges, mert a mágnesek pólusai egymást taszítják. (Tekintsd meg az "A" és "B" ábrákat) Ezen kívül egy állandó 2:1 vagy 1:2 arányú áttétel van a fogaskerekek között. Mikor a szerkezet "felhúzott" állapotba van fordítva és hagyjuk, hogy magától a "nyugalmi" helyzetbe forduljon, a bolygó és nap fogaskerekek közötti arány 2:1. Rengeteg erő szabadul fel eközben. Az én gépemen végzett mérések dokumentumait később közlöm majd.

876

Ahhoz, hogy a motor forogjon, valamilyen módon el kell érnünk, hogy magától a "felhúzott" állapotba kerüljön. Ehhez a vonzást is be kell kapcsolni a játékba. A vonzás erősebb lesz minden alkalommal, mint a taszítás, és a fogaskerekek 2:1 aránya is könnyen elérhető. A nyugalmi állapotban lévő motorból kiindulva (lásd a "B" ábrát) nézzük meg a következő két ábrát. Minden egyes bolygó (kicsi) tárcsa mögé egy vonzó mágnest helyezünk el, melyek segítenek a nap (nagy) tárcsa "felhúzott" állapotba vitelében a fogaskerekek 2:1 aránya mellett. Ezen kívül egy Indító mágnest helyezünk taszító módon a nap tárcsa mágneseivel szembe, így ez is segíti a motor "felhúzott" állapotba vitelét a fogaskerekek 2:1 aránya mellett. De abban is segít, hogy meghatározza a motor forgási irányát. A szerkezet "felhúzott" állapotának végét, vagyis amikor a tárcsák mágnesei takarásban vannak, pontosan kell beállítani, mivel ez határozza meg a központosítás idejét. Ha a központosítás túl korán jön létre, akkor a bolygó tárcsák mágnesei nem fognak időben elmozdulni a vonzó Kisegítő mágnesektől. Ez a fogaskerekek nyikorgását eredményezi azok szoros illeszkedése miatt. Ha viszont a központosítás túl későn jön létre, az a nyomaték jelentős veszteségét okozza és a nap tárcsán sorban következő mágnesnek lehet, hogy nem lesz elég ereje, hogy túljusson az Indító mágnesen. Amikor minden helyesen van beállítva, akkor a nyomaték olyan erős, hogy a nap tárcsán a sorban következő mágnest átlendíti a taszító Indító mágnes felett. Bowman azért hagyott olyan kis rést az Alnico mágnesek között, hogy elérhesse ennek a nyomatéknak a maximális értékét, ami ugyanakkor a motor sebességét is növeli. Neo35-ös mágnesekkel nekünk nem kell olyan kicsire vennünk a tárcsák mágnesei közötti rést, mivel ezek a mágnesek "saját farkukat kergetve" felhúzzák a következő mágnest Robert Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

Indító/Kisegítő mágnesek

877

Úgy gondolom, hogy mindenki megértette a működési elvet, így most a finombeállítással foglalkozhatunk. A jobboldali kisegítő mágnes felső részét mozdítsad el jobbra körülbelül 1/4 inchel (kb. 6 mm). Most a baloldali kisegítő mágnes alsó részét mozdítsad el ugyanennyivel. Ez lehetővé teszi a sima átmenetet a nyugalmi állapotba taszító üzemmódban. Amikor a kisegítő mágnesek a bolygó tárcsát kihúzzák a zárt állapotból, a nap tárcsa elkezdi segíteni a központi helyzet elérését. Ebben a folyamatban az indító mágnes is segédkezik. A központi helyzet elérése előtt egy kicsivel azt szeretnénk elérni, hogy a kisegítő mágnesek vonzó hatása lecsökkenjen és a központosítás után a taszító erő léphessen működésbe. Ezért kellett a kisegítő mágneseket elmozdítani. Az indító mágnes végének trapéz alakja a kulcs a motor helyes működéséhez. Srácok! Összeállítottam egy egyszerű tesztet nektek, így magatok is kipróbálhatjátok és láthatjátok, hogy a fenti állítások igazak. Két (2) ugyanolyan rúdmágnesre lesz szükségetek, mint amilyeneket a motornál is használtunk. Az egyiket egy bizonyos szögben rögzítened kell a talajhoz. Hadd magyarázzam el. Ahhoz, hogy megtaláljuk a bloch fal pontos helyét a rúdmágnesen, mérd meg a hosszát és oszd azt el kettővel. Ez a bloch fal pontos helye. Ha félbevágnánk a mágnest, a bloch fal a két kisebb mágnes középpontjaiba mozdulna el. De mi nem fogjuk elvágni a mágnest. Vegyél egy gémkapcsot és mozgasd felfelé és lefelé a rúdmágnes mentén. A bloch falat a mágnes közepén fogod megtalálni. A gémkapocs nem fog odaragadni, hanem a mágnes valamelyik vége felé fog elmozdulni és ott a mágnes lapján fog maradni. Ez azt bizonyítja, hogy a mágnes a legerősebb vonzást vagy taszítást a véglapokon fejti ki. Köszörüljél le egy 45 fokos szöget a mágnes egyik végéből úgy, hogy a mágnes hossza ne változzon. Most keresd meg a bloch falat a mágnesen. Igen! Ez még mindig ugyanazon a helyen található, mivel a mágnes hossza nem változott, csak az egyik végén az él le van reszelve. Kísérletezzél megint a gémkapoccsal. Az a lereszelt résznek a legfelső részére ugrik. Szereld fel a naptárcsát a motorra a bolygótárcsák nélkül és helyezd el a trapéz alakú mágnest a naptárcsa alá. Helyezz egy csőkulcsot a naptárcsát rögzítő csavaranyára. Tegyél valamilyen nehezéket a csőkulcs végére. Növeld ennek a nehezéknek a súlyát addig, míg a naptárcsa nem hagyja el a trapéz mágnes taszító mezejét. Jegyezd le a nehezék súlyát. Most tedd félre a lereszelt indító mágnest és tegyél a helyére egy olyan mágnest, melynek a vége derékszöget zár be az oldalával. Ezt a mágnest úgy helyezd el egy bizonyos szögben, hogy a mágnes és a naptárcsa közötti rés ugyanakkora legyen, mint a trapéz mágnesnél volt. Használd a csőkulcsot és ugyanazt a nehezéket. A naptárcsa nem fog túljutni a mágnes vonzáskörén. Növeld meg a rést egy kicsit. Még mindíg nem jut túl. Növeld meg a nehezék súlyát addig, míg a naptárcsa nem jut túl a mágnes vonzáskörén. Jegyezd le a nehezék súlyának értékét. Azt tapasztalod, hogy legalább másfélszer 878

annyi súlyra volt szükséged, mint a trapéz mágnes esetében. A trapéz mágnes kisebb bemeneti ellenállást biztosít, és nekünk éppen erre van szükségünk a motor működéséhez. Értsd meg teljesen a kisegítő mágnes fontosságát is. Az indító mágnesnek kell kihúznia a naptárcsát a bolygótárcsák kisegítő mágneseinek vonzásköréből a központi helyzeten túlra. Ha úgy gondolod, hogy a naptárcsa és a bolygótárcsa mágnesei között túl kicsi a rés, nyugodtan növeld meg az indító mágnes lereszelt szögét. De az indító mágnes szögének növelésével azt kicsit jobban balra kell dönteni, mivel a mágneses erővonalak még mindig folynak a mágnes végéből (még ha az meg is van döntve). Az indító mágnest úgy kell elhelyezni, hogy az a legnagyobb tolóerőt gyakorolja a naptárcsára az óramutató járásával megegyező irányba. Azt is el kell mondanom nektek, srácok, hogy a kisegítő mágnesek szélessége nem kritikus. Én nem próbáltam olyan gépet építeni, ahol a kisegítő mágnest lehet állítgatni. A bolygótárcsát lehet távolabb vinni tőle, ha szükséges. Akármilyen mágnest is használtok, ha az túl erős, akkor vidd távolabbra a bolygótárcsákat. A következő ábra azt segíti megérteni, hogy milyen hatással van az indító mágnes szögének változtatása a motor működésére. A következőről van szó: Minél nagyobb a szög, annál könnyebb az indító mágnes erőterébe a belépés, és viszont, minél kisebb a szög, annál nehezebb. Minél meredekebbre reszeled a mágnes végét, annál jobban kell azt balra dönteni a naptárcsára gyakorolt legnagyobb tolóerő eléréséhez. Ez a tolóerő lendíti ki a naptárcsát a kisegítő mágnesek vonzásköréből. Ezt követően minden kezdődik elölről, a rendszer mintegy "a saját farkát kergeti". Robert Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

Megjegyzések: László,

aki

Az

itt

egyben

látható

mágnesek

leíráshoz

az

forgalmazásával

egyik és

Olvasó,

Bors

gyártásával

is

foglalkozik (lásd itt) a következő megjegyzéseket fűzte: 

A valóságban sosem szimmetrikusak a mágnesek. Az egyik pólus általában erősebb, mint a másik, így a semleges vonal (Bloch fal) sem középre esik. 879



A semleges vonal nem marad ugyanott! Pl. egy d10*12 mm-es mágnes félreköszörülésével a lecsapott oldalnál már csak egy pólus lenne? Akkor a hegyéről ide záródna az erővonal, nem a másik pólusra.



A kisegítő mágnes "neo". Neodímium mágnesek a 80-as években jelentek csak meg.



"Bowman elmondta, hogy az általa egy évig használt mágneseket a

mágnesek

gyártója

ellenőrizte

és

azt

találta,

hogy

a

mágnesességük nem csökkent mérhető mértékben." 

Az Alnico mágnesekben a kis coercitív erejük miatt ellentétes külső

tér

hatására

újramágnesezéssel

lecsökken

állítható

az

vissza.

indukció. Ha

a

Ez

gyártó

csak

telítésig

mágnesezve mérte és adta ki, akkor azt az első taszító mágnes legalább 20%-al gyengítette. Ez függ a mágnes hossz/átmérő arányától is. Alnico-nál ez legalább 3,5-4 akkor, ha nyitott körben használják. Ilyen körülmények közt még nagyobbnak kell lenni. 

Hogy tudott a gyártó azonos értéket mérni? A ma már elérhető neodímium mágneseknél ilyen probléma nincs (pl. d10x10 mm). Ezeknek

kb.

20-szor

akkora

a

coercitív

erejük,

mint

az

Alnico-nak. 

A leírásban alumínium tárcsából készültek a kerekek. Ez azért nem

lehet

vezetőben indukált

jó,

mert

feszültség feszültség

a

mágnes

indukálódik. örvényáramot

terében Az hoz

alu

mozgó

elektromos

tárcsában

létre.

Az

ez

az

örvényáram

által létrehozott mágneses tér viszont arra törekszik, hogy az őt létrehozó hatást csökkentse. Ez a Lenz-törvény (Fizika 10.

osztály).

A

képen

látható

összeállításban

a

mágnes

bedugásakor tolja a gyűrűt, kihúzásakor húzza, anélkül, hogy összeérnének. Csak a Lorenz-erő köti őket össze! (lásd itt a FizF0187 és a FizF0188 ábrákat) Ez esetünkben azt jelenti, hogy

a

mozgó

alutárcsára

a

sebességtől

és

az

indukciótól

függő, állandó fékezőerő hat. 

A tárcsákat bakelitből kell elkészíteni!

880



Ki kell próbálni! Ha megy, jó, ha nem megy, akkor finomítani kell. A lényeg, hogy mindig legyen új ötlet, hogy miért áll le!

A motor beállítása Ez az oldal talán segít megkímélni néhány kellemetlenségtől és időt takarít meg neked, miközben a motort működőképessé akarod tenni. Hadd mondjam el, hogy a motornak valóban széles skálán mozognak a működési paraméterei. Szereld fel az összes tárcsát taszító helyzetbe. A kisegítő mágneseket egyenlőre ne szereld be. Állítsd be a naptárcsát úgy, hogy a közte és a bolygótárcsák közötti rés 1/4 inch (kb. 6 mm) legyen. Tekintsd meg az "A" ábrát. Szereld fel az indító mágnest 1/32"-os (kb. 1 mm) légréssel a naptárcsa és az indító mágnes között. Tekintsd meg az "C" ábrát. Fordítsd el kézzel az egyik bolygótárcsát úgy, hogy a naptárcsa az óramutató járásával megegyező irányba forogjon. Sehol se szoruljon, simán kell mennie a felhúzott és nyugalmi állapotokba. Most tartsd a lemezt újra felhúzott állapotban ("A" ábra). Engedd el úgy, hogy a naptárcsa az óramutató járásával megegyező irányba forogjon A naptárcsán sorban következő mágnesnek át kell jutnia a szögben elhelyezett indító mágnes mezején. Ha nem így van, akkor csökkentsd a nap- ás bolygótárcsák közötti rés méretét, míg a sorban következő mágnes nem halad át az indító mágnes taszító mezején. Jegyezd le a rés méretét. Mérd meg a nyomaték értékét nyomatékkulcsot használva, vagy az előző részben ismertetett módon súlyokat használva mérd meg azt a súlyt, ami a BOLYGÓTÁRCSA töltött állapotba húzásához kell. Vedd le a naptárcsát. Erősítsd a kisegítő mágneseket a bolygótárcsák mögé valamilyen szuperragasztó vagy más módszer segítségével. Győződj meg arról, hogy azok vonzó hatást fejtenek ki a bolygótárcsák mágneseire ("D" ábra). Állítsd be a kisegítő mágnesek és a bolygótárcsa mágnesei közötti rést úgy (a naptárcsa még midig le van szerelve), hogy az előzőleg mért súlynak a fele (vagy ha nyomatékot mértél, akkor annak a fele) elegendő legyen ahhoz, hogy a bolygótárcsát túljuttassuk a kisegítő mágnes vonzásköréből. Más szóval, minden egyes bolygótárcsa a mért nyomatékkal fogja húzni a naptárcsát, mikor az a helyén van. És még valami. Srácok, most beállítjuk a mágneses erővonalakat. Minden egyes motor egy kicsit eltérő lesz a többitől. Nagyon finom érzékekre van itt szükséged ehhez a beállításhoz. Ha te nem rendelkezel ilyennel, akkor menjél és keressél valakit, akinek jók az érzékei. Innét kezdve minden mérés csak megközelítő. Ha a bolygótárcsáid túl közel vannak a kisegítő mágnesekhez, akkor a nyugalmi állapotba való átmenetnél lesznek problémáid. Ha viszont nincsenek elég közel, akkor meg nem fogják tudni a 881

naptárcsát "felhúzott" állapotba hozni. Ekkor lenne hasznos, ha a kisegítő mágneseket is lehetne állítgatni. Szereld vissza a naptárcsát és állítsd be a korábban lejegyzett értékre a rést. Ha a motor megpróbál beindulni, miközben a beállításokat végzed, akkor vedd ki az indító mágnest, de ugyanúgy tedd vissza, ahogy volt, mikor befejezted a naptárcsa résének a beállítását. A motornak most el kell kezdenie pörögni - ha mindent jól csináltál. Még játszhatsz a sebesség beállításával az indító mágnes szögét növelve. Emlékezzél arra, hogy a taszítóerő kisebb a szög kisebb értékénél, mivel ekkor a naptárcsa mágnesei közelebb vannak az indító mágnes bloch falához. A meredekebb szög az indító mágnes mezejébe könnyebb belépést biztosít. Legalábbis egy bizonyos pontig. Ha túl sok mágneses anyagot reszelsz le, akkor a mágneses erő drasztikusan lecsökken, ami azt eredményezi, hogy a naptárcsa nem tud túljutni a bolygótárcsák központosításán. Tehát ezzel valóban kísérletezni kell. De mostantól kezdve a motor állandóan pörögni fog.

882

A Bowman motor méreteinek kiszámítása

Inch

Cm

Méretek Pitch átmérő a nagy fogaskeréknél

3.5

Pitch átmérő a kis fogaskeréknél

1.75

Fogaskerekek tengelytávja

5

Tárcsa mágneseinek átmérője

.375

Mágnesek átfedése %

1

Mágnes vastagsága a tárcsaszélhez viszonyítva

0.125

Tárcsasugarak számításai Kistárcsa mágneseinek sugara

0

0

Kistárcsa sugara

0

0

0

0

Nagytárcsa mágneseinek sugara

0

0

Nagytárcsa sugara

0

0

0

0

Átmérő

Átmérő ( konstans

)

Ellenőrző összegzés Nagy:Kicsi mágnesek sugarainak aránya

0

Mágnesek átfedése százalékban

0

Pitch átmérő: a fogaskerék "effektív" átmérője. A külső átmérő egy kicsit nagyobb. A tengelyek közötti távolság meghatározásakor a pitch átmérőt kell figyelembe venned.

883

Például, tegyük fel, hogy van két fogaskereked, az egyiknek 90 mm a pitch átmérője és 93 mm a külső átmérője, a másiknak pedig 45 mm a pitch átmérője és 48 mm a külső átmérője. A tengelyek távolsága eszerint: 90mm/2+45mm/2=67.5mm.

Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

A Bowman motor építésével kapcsolatos tippek Az Indító mágnesek reszelése: A mágnes a reszelés során melegszik. Ezt mindenképpen el kell kerülni, mert megszűnteti a mágnesességet. Az egyik hűtési mód a következő: vegyél egy vastag alumínium darabot és öntsél egy kis víztócsát rá. Tartsd a mágnest a tócsában, miközben hozzáérinted az alumíniumhoz is. Ez azonnal elvonja a mágnestől a hőt.

A reszelésről általában: 

A mágnes alsó részét reszelés közben vonjad be alufóliával és egy dróttal erősítsed is azt a mágneshez. Szilárd MIG/TIG forrasztó ón vagy mágnes-tekercs drótja is megfelel. A hőelvonás mértéke a fólia méretétől függ. Még akár egy pohár hideg vízbe is berakhatod a mágnes alufóliás végét a nagyobb hőelvonás érdekében vagy ventillátorral fújathatsz hideg levegőt a mágnesre reszelés közben. Arra is figyelj, hogy nehogy túlhűtsed a mágnest, mert az a nagy hőmérsékletkülönbségtől el is törhet.



Helyezzél egy acélvesszőt vagy csavarhúzót a mágnesnek arra a végére, amit reszelsz, így a reszelék nem megy a szemedbe vagy a bőrödre, hogy ott egy kis lyukat égessen. (Vegyél fel szemüveget vagy hegesztő maszkot, így a mérgező port nem lélegzed be.)



Rakjál egy acéllemezt a reszelés környékére, ahol a Neodymium por szálldos. Ez összegyűjti a mágneses port.



Legyen a közelben poroltó készülék vagy nedves törülköző arra az esetre, ha a reszelék meggyulladna.

884

A rotor szerelése: Mikor a Nap- és Bolygótárcsákba lyukakat fúrsz, fúrjál a kelleténél több lyukat. Ezeket a plusz lyukakat arra lehet használni, hogy az anyák meghúzása közben (ideiglenesen) tipliket dugunk bele, miközben egyvonalba rendezzük a Nap- és Bolygótárcsákat.

Perendev féle állandó-mágneses motor

A Dél-Afrikában lévő Johannesburgban dolgozta ki Perendev azt a mágnes motort, amelyik pusztán csak állandó mágneseket használ és mégis folyamatosan forog, mindenféle külső erő nélkül. Perendev jelenleg Munchenben él, ahol Michael J. Brady feltalálóval együtt alapítottak egy céget, mely többek között a Perendev féle mágneses motor gyártásával és forgalmazásával foglalkozik. E sorok írásakor még nem árulják a készüléket, de terveik szerint 20 kW és 4 MW közötti teljesítményhatárok között lesznek majd megvásárolhatóak a generátorok. Az árakról még nem nyilatkoztak. Megjegyzés: Vannak olyan vélemények is, hogy a cég nem teljesen tisztességes, erről itt olvashattok. Hogy mi az igazság, azt nem tudom, de a motor ettől még működőképes lehet.

1. ábra. A Perendev féle mágneses motor

885

A működési elvet nem hozták nyilvánosságra, bár sok kísérletező kedvű ember próbált már rájönni, mitől is működik. A következő oldalon a feltételezett működési elvvel ismerkedhetsz meg.

A Perendev féle mágnes motor működési elve

Mielőtt az elméleti fejtegetésekbe belekezdenénk, nézzük meg, hogyan is néz ki a motor működés közben. Az itt következő videón a feltaláló ismerteti a készülékét.

Mint a videón jól láthattuk, a motor forgó részből és állítható állórészekből áll. Mikor az állórészeket a forgórészhez közelítjük, a forgórész elkezd pörögni.

1. ábra. A rotor (forgó rész)

886

2. ábra. A sztátor (mozgatható állórész) a rotor körül

A Perendev motor attól forog, hogy a rotoron lévő mágnesek acéllal le vannak árnyékolva. Ez a technológia a mágnest erősebbé teszi ott, ahol nincs leárnyékolva - vagyis a tetején és az alján mert a mágneses mező erővonalait közelebb hozza egymáshoz. A mágnest körülölelő mágneses mező ezáltal van leszigetelve. Az acél nem vonzódik a sztátorhoz, mivel a sztátoron lévő mágnesek nagy valószínűséggel szintén le vannak árnyékolva, de az álló és forgórészen lévő mágnesek felső - nem árnyékolt - részei közötti mágneses erő nagy lesz. A mágnesek ilyen módon történő leárnyékolása jól ismert módszer, vegyük pl. a fazék mágneseket. Az acél jobban vezeti a mágneses erővonalakat, mint a levegő, ezért a mágneses erővonalak az acélon keresztül haladnak, ami azt eredményezi, hogy a mágneses erővonalak az acélban rövidre záródnak. Az acél és a mágnes között kapcsolat van, amitől az acéllemez mágnesessé válik. Az ezen az elven megvalósított árnyékolással minden mágnes kereskedésben találkozhatunk. A Perendev motor csak ennek a szigetelésnek köszönhetően működhet. Enélkül a mágnes két oldalán megjelenő vonzó illetve taszító erők megegyeznének.

Tero Ranta a következőket írta a mágnesek számáról:

887

A középső fehér tárcsa tetején egy fém perem van, melybe 6 db lyuk van fúrva 60°-onként. Az egyik ilyen lyukban egy menetes rúd látható. (lásd az 1. ábrát) Húzzunk fekete színnel vonalakat, melyek a 6 furaton mennek keresztül. Utána vetítsük le ezeket a fekete vonalakat a sárgával jelzett fém karima magasságába a piros vonallal jelölt tengely mentén. A levetített vonalakat kék színnel jelöltük és a közöttük lévő szög 60°. A tárcsa külső kerületén két kék színű vonal között 5 db mágnest számlálhatunk meg. Ez alapján könnyen meghatározhatjuk, hogy egy tárcsán egymástól egyenlő távolságra összesen 30 db mágnes van elhelyezve.

Jason Owens a következő módon határozta meg a három tárcsán lévő mágnesek egymáshoz képesti eltolását: Az utóbbi időben a Perendev motort tanulmányozva arra szerettem volna választ kapni, hogy a három tárcsán hogyan vannak eltolva egymáshoz képest a mágnesek. A videóból kimásoltam egy filmkockát, majd egyszerűen egyenes vonalakat húztam, melyek az egyes mágnesek széleit érintik. Íme:

3. ábra. A három tárcsán egymáshoz képest elhelyezkedő mágnesek

Megfigyeléseim szerint az egyes tárcsákon a mágnesek egymáshoz képesti eltolása megegyezik egy mágnes átmérőjével. Ezt követően készítettem egy egyszerű animációt, hogy tanulmányozhassam a motor egyensúlyból történő kilépését:

888

A mágnesek lefedettségének egy bizonyos pontján megjelenik az úgynevezett Arany Arány (Fi). Butch LaFonte a következőket írta az Arany Arányról: A gyakorlatban valószínűleg nem szükséges egytized mm-nél nagyobb pontosság, mivel már azt is nehéz mérni, sőt, ekkor már a felület egyenetlensége és az apró excentrikus eltérések is jelentőssé válnak. Vegyünk egy mágnest, amelynek az átmérője 25,4 mm, a központtól való eltolás pedig 12,9 mm. A félhold formájú alakzat területe ekkor 12,3 mm2, a macskaszem formájú alakzat területe pedig 7,6 mm2. Az arány: 1,61626 Keressünk egy másik helyet, ahol az előbbihez hasonló átmenetet láthatunk: Megnövelve a két mágnes közötti eltolást ismét 12,9 mm-re, azt kapjuk, hogy a félhold formájú alakzat területe 12,3 mm2, a macskaszem formájú alakzat területe pedig 7,6 mm2.

889

Az arány: 1,61713 Csak emlékeztetőül: Fi = 1,6180339887499...

A következő dinamikus táblázat segítségével a mágnes átmérőjének függvényében vizsgálhatod az Arany Arány létrejöttét.

A kör átmérője:

1

mm

0.785375 mm2

0.307077 mm2

0.478298 mm2

0.307077 : 0.478298 1 : 1.5575833 0.6420202 : 1

A szöveget innét fordítottam.

Módosított Perendev mágnesmotor

890

Ezen az oldalon Jason Owens írja le, hogy szerinte hogyan lehetne módosítani a Perendev féle mágnesmotort.

Kigondoltam egy módszert, hogyan lehetne módosítani az eredeti háromfázisú eltolást. Egyszerűen szétosztottam a sztátor mágneseit három egyenlő részre (hogy megőrizhessem a Perendev féle motor három kerekének az eltolását) és végül is az alábbi animáción bemutatott kialakításra jutottam.

Ez már nem a Perendev féle eszköz! Az elgondolásom szerinti készüléknek szintén három eltolása van, akárcsak a Perendev féle motornak és gyönyörűen létrejön a kívánt kiegyensúlyozatlansági hatás. Amennyire én látom, két

891

sztátor mágnese mindig segíti a harmadik sztátor átbillenését, ezután a fázisváltás után másik két sztátor segíti a harmadik sztátor átbillenését és így tovább, ráadásul zökkenőmentesen. A számított nyomatékot a következő táblázat mutatja: Megnevezés

Nyomaték

Össz pozitív nyomaték

655,6544003799 Nm

Össz negatív nyomaték

-767,9481747377 Nm

Össz eredő nyomaték

-112,2937743578 Nm

1. táblázat. A módosított motorban fellépő számított nyomatékok

A következő ábrán a nyomatékgörbék láthatók:

1. ábra. A nyomatékgörbe

Megépítettem a motor prototípusát, mely sajnos nem működött, de szinte biztosra veszem, hogy az oka a nem teljesen pontos illesztés volt.

892

2. ábra. A megépített prototípus

A szöveget innét fordítottam.

Reprodukált Perendev mágnesmotor

Ezen

az

oldalon

a

Douglas

Furr

gépészmérnök

által

reprodukált

Perendev motorral ismerkedhetsz meg. A készülékre Zoli hívta fel a figyelmemet.

A "Pure Energy Systems" alapítója, Sterling D. Allan a következőket mondta az általuk reprodukált Perendev motorról: "Ezt a Perendev motor reprodukciót Dr. Douglas K. Furr gépészmérnök építette meg. Furr készülékében mindegyik rotort nagyon pontosan illeszthetjük egymáshoz, míg a lyukakba könnyen behelyezhetjük és onnét kivehetjük a mágneseket."

893

1. ábra. A reprodukált perendev motor

894

A NEOGEN Dinamó - Bevezető

Egy Kanadában élő feltaláló, Bill Muller olyan mágnes motort dolgozott ki, ami több energiát biztosít a kimenetén, mint amennyit befektettünk. A többletenergia a motorban lévő állandó mágneseknek köszönhető. Az utóbbi évtizedekben Bill Muller sok emberre volt hatással a mágnesességgel, elektromossággal és kvantum mechanikával kapcsolatos elképzelései révén. Csak kevés feltaláló osztotta meg ennyire nyíltan a gondolatait és elképzeléseit, mint Ő. A sokéves kísérletezéseinek eredményeként született meg a mágnes motor, amit NEOGEN Dinamónak keresztelt el.

1. ábra. Bill Muller a NEOGEN dinamójával

Muller motorjának a leírása teljes terjedelemben bárki számára elérhető, ha pedig konkrét információkra van szükségünk, akkor Bill lányával, Carmennel lehet felvenni a kapcsolatot. Apja 2004-ben bekövetkezett halála (72 éves volt) után Carmen igyekszik népszerűsíteni a NEOGEN Dinamót.

895

2. ábra. Carmen a NEOGEN Dinamóval

Bill Muller hivatalos weboldala itt található. A következő oldalon a NEOGEN Dinamó felépítésével és működési elvével ismerkedhetsz meg.

A NEOGEN Dinamó működési elve

A dinamóról Ez a dinamó egy közös tengelyre szerelt 5 pólusú impulzus motorból és egy állandó mágneses generátorból áll. A 19 mm átmérőjű tengely cinklemezzel van bevonva, az egész szerkezet pedig fenol kalitkába van zárva.

896

1. ábra. A NEOGEN dinamó a meghajtókkal

A NEOGEN dinamó felépítése A dinamó két közös tengelyre szerelt hatszög alakú állórészből és egy rotorból áll. Ugyanezen a tengelyen található egy lendkerék és egy foto-kommutátor.

897

2. ábra. A NEOGEN dinamó függőleges oldalnézete

898

3. ábra. A rotor lemez a mágnesekkel

899

4. ábra. A vezérlő tengely

A mágnesek A mágnesek 25 mm * 25 mm N45 nikkellel bevont kör alakú Neodímium-vas-bór típusú ritka földfém mágnesek.

900

A mágnesek egy 25 mm vastag fenol rotor lemezbe, a lemez kerülete mentén egymástól 25 mm-re vannak elhelyezve. A szomszédos mágnesek polaritása váltakozó: É-D-É-D-É-D-É-D-É-D-É-D-ÉD-É-D

5. ábra. A mágnesek elhelyezkedése

A mágnesek visszahúzó hatásának passzív csökkentése A mágnesek mechanikai visszahúzó hatása problémákat okoz, különösen akkor, ha Neódium mágneseket használunk. A 16 mágnes/15 tekercs páros/páratlan elrendezése minimalizálja a mágnesek visszahúzó hatását azáltal, hogy a vonzást a geometriai elrendezésből adódóan progresszív módon kiegyenlítjük. Ez egy teljesen passzív megoldás. 901

6. ábra. A visszahúzó hatás passzív csökkentése

A tekercsek A tekercsek 25 mm átmérőjű amorf magnetit magra vannak tekercselve, ezáltal a hiszterézis és az örvényáram okozta melegedés veszteségeit a minimumra lehet csökkenteni. Ez feljavítja a teljesítmény tényezőt is, mivel a feszültség és az áram közötti fáziseltérés minimális lesz. A magnetit keverék 70 % finom szemcséjű por magnetitből és 30 % üveggyapot gyantából áll. Ez szilárd, rúd alakú vasmagot képez a tekercsek számára. Mindegyik tekercs 1,63 mm átmérőjű mágneses vezetékből áll, a menetszám 52. A tekercsek kúpos kialakításúak, melyek a rotortól kifelé haladva tágulnak, ezáltal minimalizálják a rotor fordulatszámának növekedésével megjelenő nagyobb áramok keltette mágneses vonzerőt.

902

7. ábra. A tekercsek és vasmagok felépítése (30 egység szükséges: 10 meghajtó tekercs és 20 generátor tekercs)

Pár szó a kúpos kialakítású tekercsekről: Ez egy unikális nulla ellenállású kialakítás, ahol a terhelés által igényelt áramnövekedés nem okoz a tekercs vasmagjában mágneses ellenállást. A hagyományos elektromágneses tekercseknél fentről lefelé haladnak a menetek, így mikor a mágnes a tekercs mentén elhalad, akkor annak mozgását egy ellentétes irányú mágneses mező fékezi. Ebben az új kialakításban a tekercs a vasmag harmadánál vagy felénél kezdődik és a vasmag teljes további részét befedi, miközben a menetszám a vasmag vége felé közeledve növekszik. Ez a kialakítás nagyon hasonlít a homopoláris motorok kialakítására, ahol nincs ellenállás, függetlenül attól, hogy mekkora áramot vesz is fel a terhelés. 903

A tekercsek párba vannak rendezve úgy, hogy a rotor lemez mindkét oldalán található egy-egy tekercs, melyek megfelelő polaritással sorba vannak kötve. Nikola Tesla az 512,340 lajstromszámú szabadalmában elmagyarázza, hogy ha egy hagyományos 1000 menetes tekercsre 100 V-ot kapcsolunk, akkor a menetek közötti feszültségkülönbség 0,1 V, egy hasonló bifiláris tekercs esetén a menetek közötti különbség viszont már 50 V. A bifiláris tekercsnél az eltárolt energia 502 / 0,12 = 250 000-szer haladja meg a hagyományos tekercsben tárolt energiát.

8. ábra. A Tesla féle bifiláris tekercs

A menetek közötti nagyobb feszültség a közöttük kialakuló parazita C kapacitáson több töltést halmoz fel, ezt jelzi a magasabb eltárolt energiaszint. Ez a C összetevő egyúttal lenullázza a tekercs önindukciós hatását - azaz a tekercs természetes ellenállását az áram változásával szemben - így csak a rézvezeték ohmikus ellenállásával kell számolni. A bifiláris tekercs előnyei: 904

1. A tekercs gyorsabban reagál az impulzusokra 2. A mágneses mező erősebb 3. A mező leépülésekor megnövekszik az ellenkező irányú elektromotoros erő 4. A generátor kimeneti teljesítménye növekszik

A foto-kommutátor Egy átlátszó, 5 pólusú foto-kommutátor lemez van a tengelyhez erősítve a záró csavar acélgallérjának egyik oldalán. Ez a rotorral együtt forog.

9. ábra. A foto-kommutátor

905

Az infravörös sugarat a réssel ellátott foto-megszakító 5 helyen szakítja meg. A rések a lemez szélein vannak kialakítva.

10. ábra. A foto-kommutátor felülnézetben

A foto-megszakítók egyhelyben állnak és az 5 meghajtó tekercsnek megfelelő szögben helyezkednek el.

906

11. ábra. A foto-kommutátor bekötése

A sugárirányú rések a kommutátor lemez kerületén vannak kivágva, miközben megjelölik a rotor 8 célmágnesének a szöghelyzetét. Annak ellenére, hogy egyszerre csak egy foto-megszakító lép működésbe, az 5 lehetséges vezérlő impulzus sorrend különbözik egymástól.

12. ábra. A foto-kommutátor megszakítói 907

A foto-megszakító egy monostabil multivibrátort vezérel, ezzel lehetővé válik a kapcsoló impulzusok késleltetésének és hosszának a szabályozása.

MOSFET kapcsoló Mindegyik foto-megszakító egy-egy nagysebességű teljesítmény MOSFET-et vezérel, melyek rövid idejű, meredek felfutó élű, nagyáramú impulzusokat juttatnak a hozzájuk rendelt vezérlő tekercsekre.

13. ábra. Az IRFP3710 teljesítmény MOSFET

Mindegyik teljesítmény MOSFET-et egy-egy MAX628 típusú nagysebességű MOSFET meghajtó IC vezérel. Ez az illesztő eszköz (IC) fogadja a foto-kapcsoló impulzusait és meredekebb felfutásúvá teszi egy közbülső Schmidt Trigger segítségével, mielőtt az impulzus a komplemens meghajtókra kerülne. A kiválasztott Teljesítmény MOSFET az IRFP3710, melynek határérékei 100 V és 57 A, a bekapcsolási ellenállása pedig 0,025 .

908

Vezérlő impulzus A vezérlő impulzus egy erős elektromágneses teret indukál a vezérlő tekercs körül, amely úgy van polarizálva, hogy taszítsa a rotor azon mágnesét, mely a vezérlő tekercspár között van éppen.

14. ábra. Páros-páratlan mágneses visszahúzó hatás csökkentése

A rotor mágneseinek csak az egyik polaritását taszítjuk: 

az elülső panelnél az északi pólust taszítjuk



a hátsó panelnél a déli pólust

Azáltal, hogy a rotor mágnesének csak az egyik polaritását taszítjuk, kiküszöböltük a vezérlő tekercsekre kapcsolt impulzusok polaritásának változtatgatását, ami által viszont jelentősen leegyszerűsítettük a vezérlő elektronikát. Mindezek miatt ezt a vezérlést unipoláris vezérlő rendszernek hívjuk.

909

A vezérlő impulzus a rotor mágnesének mindkét felét egyidejűleg taszítja. A vezérlő tekercsek az állórészhez vannak erősítve, ezért ez a taszító erő nagy erővel forgatja el a rotort a tengely mentén.

15. ábra. A vezérlő elektronika kapcsolási rajza

A Q1 és Q2 egyidejűleg adja az impulzust. Amikor a Q1 és Q2 BE van kapcsolva, akkor a vezérlő tekercsek a táp pozitív sarkára és a testre kapcsolódnak, s az így keletkezett mágneses mező taszítja/vonzza a rotor mágneseit. Amikor a Q1 és Q2 KI van kapcsolva, akkor a vezérlő tekercsek le vannak kapcsolva a táp pozitív sarkáról és mind az önindukciós áram, mind pedig a rotor mágnesei által indukált áram egyenirányítás után visszajut az akkumulátor bemenetére. A legtöbb komplemens meghajtó IC rendelkezik olyan védelemmel, ami megakadályozza, hogy a két komplemens meghajtó egyidejűleg be legyen kapcsolva. A teljesítmény MOSFET-eket gyorsan kell vezérelni. A ki/be kapcsolásra fordított idő növeli a MOSFET hőmérsékletét.

910

A vezérlő impulzusok időzítése nagyon fontos dinamikus tényező, ezért ezt valós időben a legjobban egy mikrokontrollerrel vezérelhetjük.

16. ábra. A vezérlő áramkör

A mikrokontroller A valós idejű optimalizálás nagyon fontos tényező. A motor természetesen a mikrokontrolleres vezérlés nélkül is működik, viszont ha mikrokontrollert illesztünk a foto-kommutátor és a MOSFET kapcsolók közé, akkor az impulzusok idejét és szélességét valós időben állandóan szabályozni tudjuk. Miután a motort összeszereltük és azok részeit fizikailag optimalizáltuk, akkor a geometriai kialakításon már nem tudunk változtatni. Az egyetlen tényező, amit módosíthatunk a fordulatszám, ezáltal pedig a kimeneti teljesítmény. Az impulzus idejének hosszát és a késleltetését változtatva a fordulatszámot dinamikusan módosíthatjuk, ezáltal a fizikai konstrukció esetleges kisebb hibáit korrigálhatjuk. A vezérlő impulzusok dinamikus szabályozása minimalizálja a vezérlő rendszer teljesítmény felvételét és lehetővé teszi az időben történő csúsztatást, ami csökkenti a kimeneti rész fogyasztását. 911

A foto-kommutátor impulzusai a mikrokontroller bemenetére jutnak, mely aztán módosítja a késleltetést és az impulzus idejét, még az előtt, hogy a foto-kommutátor jelei a MOSFET kapcsolókra kerülnének. A mikrokontroller lehetővé teszi a a fordulatszám optimalizálását és szabályozását, valamint lehetővé teszi mind a mágnesek, mind pedig a tekercsek sugárirányú és kerületi pontatlanságainak korrigálását. Választásom a NetMedia Inc. által gyártott BasicX-24 mikrokontrollerre esett annak nagy sebessége és nagy tárkapacitása, valamint a lebegőpontos számítások, megszakítások, időzítők és a 10 bites A/D átalakítók jelenléte miatt. Ezek a tulajdonságok leegyszerűsítik a mikrokontroller programozását. Ha a mikrokontrolollert eltávolítjuk a vezérlőáramkörből, akkor a foto-kommutátor képes közvetlenül táplálni a MOSFET kapcsolót, bár a hatásfok csökkenni fog.

A vezérlő impulzusok sorrendje Az impulzusok megjelenhetnek a forgás minden 9°, 18°, 27°, 36° vagy 45°-ánál. Tulajdonképpen a 90°, 180°, 270°, 360°-oknál is lehetséges volna, de ekkor az energiaátvitelt minimalizálni kellene (ez csak sikló üzemmódban hasznos). Az itt következő animációk mindegyike az elülső panel felöli nézetet mutatja, vagyis amikor csak az északi pólusok vannak taszítva. A tekercsek színjelölése a következő: 

Sárga - vezérlő



Kék - generátor

A mágnesek színjelölése pedig: 

Zöld - északi pólus



Piros - déli pólus

912

9°-os üzemmód 40 impulzus fordulatonként A-C-E-B-D Az óramutató járásával megegyező csillagformát alkot A legnagyobb impulzus arányt biztosítja az unipoláris vezérlő rendszerben Maximális energiát juttat a rotorra 18°-os üzemmód 20 impulzus fordulatonként A-E-D-C-B Az óramutató járásával ellentétes forgásirány

27°-os üzemmód 13,33 impulzus fordulatonként A-B-C-D-E Az óramutató járásával megegyező forgásirány 36°-os üzemmód 10 impulzus fordulatonként A-D-B-E-C Az

óramutató

járásával

ellentétes

irányú

csillagformát alkot

913

45°-os üzemmód 8 impulzus fordulatonként Az impulzusok csak az 'A' vezérlő tekercsre jutnak Ez a tekercs minimális lehűlési ideje 17. ábra. A vezérlő impulzusok sorrendje

Generátor - egyenirányító/kondenzátor A geometriai kialakításából adódóan ez a készülék 15 különböző fázisú váltakozó áramot biztosít a kimenetén, mely fázisok nem illeszkednek pontosan, ezért a kimeneti jelek egyesítéséhez a fáziskülönbségeket meg kell szűntetni. Ezt egyenirányítással érjük el. Mindegyik tekercs kimeneti jelét egy-egy teljes hullámú egyenirányítóval alakítjuk át egyenárammá és csak ezt követően egyesítjük őket. Ez az egyesített, egyenirányított kimeneti áram egy elektrolit kondenzátor-együttest tölt fel.

914

18. ábra. A generátor kimeneti áramának visszatáplálása az akkumulátorba

Az egyenirányító diódák Schottky diódák, mivel ezek jó hatásfokúak, nagyáramúak, nagysebességűek és alacsony nyitóirányú feszültséget igényelnek. A kondenzátor-együttes pár jó minőségű, számítógépekhez gyártott elektrolit kondenzátorokból áll, melyeket párhuzamosan kapcsolunk és két csavarral ellátott házban helyezünk el.

Az akkumulátor csoport Az akkumulátor csoport minimum két darab 12 V-os mélykisülésű ólomsavas akkumulátorból áll, egy "TÁPLÁLÓ" és egy "TÖLTÖTT" akkumulátorból. A szükséges amperóra igénytől függ az akkumulátor párok száma. Amikorra a motor lemeríti a "TÁPLÁLÓ" akkumulátort, a "TÖLTÖTT" akkumulátor a generátor által már teljesen fel is van töltve. A töltés üteme meg kell hogy haladja a kisülés ütemét, csak így

915

biztosítható, hogy a "TÁPLÁLÓ" akkumulátor kisülésekor a "TÖLTÖTT" akkumulátor már teljesen feltöltődött. Az akkumulátorok élettartamát növelhetjük azáltal, hogy rendszeresen akár elektromos, akár kémiai módszerekkel eltávolítjuk az elektródákra lerakódott kénréteget. Mivel az akkumulátorok cserélgetése nem túl gyakori esemény, ezért erre a célra egy nagyáramú teljesítmény relé is használható, de egy másik lehetséges megoldásként teljesítmény MOSFET-eket is használhatunk.

A feszültség megnövelése A NEOGEN dinamó célja nem csak az, hogy önmagát táplálja, hanem hogy valamilyen fogyasztót is meghajtsunk vele. Amennyiben a fogyasztók hálózati fogyasztók, akkor a vezérlő tekercseken megjelenő váltakozó feszültséget először feltranszformáljuk a megfelelő értékre, majd azt egyenirányítjuk.

916

19. ábra. A kimeneti feszültség növelésének egy lehetséges módja

Az így kapott egyenfeszültséget egy áramkör segítségével 50 Hz / 60 Hz-es szinuszos váltakozó feszültséggé alakítjuk.

917

20. ábra. Digitálisan szintetizált 50 Hz / 60 Hz szinusz jel generátor (A nagy teljesítményű tranzisztor fokozat nincs a rajzon)

A szinusz jel generátor a következő IC-ket tartalmazza 

74HC4060 - 14 állapotú oszcillátoros körszámláló



74HC165 - 8 bites párhuzamos bemenetű / soros kimenetű shift regiszter



ML2035 - szinusz jel generátor

Az elkerülhetetlen kérdés: Ez egy perpetuum mobile?

918

Hadd fogalmazzam meg teljesen egyértelműen, hogy ez NEM egy perpetuum mobile. Köszönöm! A perpetuum mobile a végtelenségig működik. Semmilyen emberi kéz által gyártott gép sem lehet örök! Egyik készülék sem működik örökké! Ez a technológia útja! Előbb vagy utóbb valamelyik alkatrész eltörik vagy fizikailag esetleg elektromos szempontból elhasználódik, ami miatt a hiba kijavításáig a készülék leáll. Ezután a készüléket ismét be lehet indítani és az a következő hibáig ismét működőképes lesz. Ugyanakkor a jelenleg már elérhető ritka földfém mágnesek lehetővé teszik számunkra, hogy az áhított célhoz közelebb jussunk. A célunk az, hogy minimális energia befektetéssel maximális kimeneti energiát és működési időt kapjunk, miközben az energiaveszteségek (hő, kopás, súrlódás, rángatás, vibráció stb. ) minimalizálásával és hosszú élettartamú anyagok használatával az állási időt is minimalizáljuk Valószínűleg mindenki számára nyilvánvaló, hogy ennek az eszköznek a használhatósága korlátozott a Föld zord éghajlatú vidékein.

Az anyagot angol nyelven itt találod.

Megjegyzések: 

A

tekercsek

vasmagját

képező

magnetit

rúd

nagy

valószínűséggel ferrit rúd lehet. 

Az ajánlott két akkumulátor helyett tulajdonképpen egy is elég lenne, hiszen a kimeneti jelet közvetlenül rávezethetjük a "TÁPLÁLÓ" akkumulátorra. De akár még az is elképzelhető, hogy csak az indításhoz használunk akkumulátort, utána a kimeneti jelet közvetlenül - vagy nagy kapacitású kondenzátorok párhuzamosan kapcsolásával - a bemenetre vezetjük, az energiafelesleggel pedig a fogyasztót tápláljuk.

919

Ingyenenergiát előállító reaktor

Dr. Jay Garrett

Ez a reaktor teljesen úgy néz ki, mint egy elektrolizáló készülék, de

van

egy

jelentős

eltérés

benne.

Ez

a

reaktor

nem

molekula

átalakítást végez, tehát a vízmolekulákat nem H2 és O2 molekulákra bontja,

hanem

teljesen

dezintegrálja,

azaz

tiszta

energiává,

nullpontenergiává alakítja azokat.

2000 május 8.-án Dr. Jay Garrett létrehozta az első, piacon is forgalmazható ingyenenergia reaktorát. Ez hatalmas siker volt. A számos létező szabadalmat megvizsgálva úgy döntöttünk, hogy megosztjuk veled az új reaktorunk technológiai leírását, csak néhány részletet tartunk vissza. Abban hiszünk, hogy a nullpontenergia eszközöket biztonságosan csak akkor lehet használni, ha a lehető legtöbb információt közöljük az Interneten - ingyen. Ha néhány vállalat vagy a kormány monopolizálja ezt a technológiát, akkor azok hatalmas reaktorokat fognak építeni, hogy nagy területeket láthassanak el energiával. Ez a fajta NPE felhasználás viszont megsemmisítené a Földet! Feltárjuk a kutatásaink eredményeit azzal a céllal, hogy megosztott, kis generátorokon alapuló rendszerek építésére bátorítsunk téged is.

Ennek a reaktornak az alapelemei az elektrolizáló cellák. A tető egymással érintkező két félre oszlik, melyekre az anódokat és a katódokat függesztettük fel. Ezeket a lemezeket úgy terveztük, hogy mindegyik egy bizonyos, optimális távolságra van egymástól, de a felületük jelentősen meg van növelve.

920

A két ház egymásba kapcsolódik, így hozva létre a reaktor elektrolizáló celláit. Itt játszódik le az anyag dezintegrálódása és nullpontenergiává való átalakulása. Ne felejtsd el: ez nem fúzió. (Az anyag más anyaggá való átalakulása.) A prototípusunkban a katód porózus nikkelből készült, elektrolitnak pedig kálium-karbonátot használtunk. Amint az elektrolízis folyamata elkezdődik, a H+ a nikkelből készült katód felé húzódik. Amint az elektrolízis energiaszintje növekszik, a H+ atomok energiaszintjével is ugyanaz történik és néhány atom a porózus nikkel csapdájába esik. Amint ott folytatják a rezgésüket, "réseket" hoznak létre az anyagot összetartó univerzális NPE mezőben. Az atomok elkezdenek kiszökni az általuk létrehozott réseken, folyamatosan lebomlanak, dezintegrálódnak. A rezgési frekvenciájuk növekedésével egyre több és több NPE-t mozdítanak ki a normál folyásából, az még több rést okoz s így még több atom bomlik le. Végül az atom teljesen átalakul energiává.

921

A pórusok némelyike akaratlanul hidrogén és káliumatomokat is csapdába ejthet a pórusok különböző méretei miatt. Ezért láthatunk kálium nyomokat a reakció után. Ez az anyag dezintegrálásának a mellékterméke.

Következő lépésként hűtőtekerccsel látjuk el a készüléket. A sorrend fontos, mivel a külső részt el akarjuk szigetelni a közvetlen szélsőséges hőmérsékletektől. 922

Ennek a reaktornak a titka az, hogy nagyon erős elektromágnest használunk. De mi a mágnes? Egyszerűen egy kétpólusú NPE vezető. Amikor egy mágnes "vonz", akkor az NPE-t vezeti magán keresztül az egyik végéből a másikba. Ez NPE nyomáskülönbséget hoz létre, ami vonzásban nyilvánul meg. Az ellentétes pólusok az NPE polaritását közvetítik. Ha két ugyanolyan pólust egymás felé fordítunk, akkor két NPE folyamot irányítunk egymással szembe, ami taszítást okoz. Ha nagyon erős vonzóerőt hozunk létre két mágnes között, akkor elfolytjuk, lecsökkentjük a helyi NPE mezőt. Ez megkönnyíti a reaktorban az NPE rések létrehozását. A katód és anód megnövelt felülete szintén ezt a célt szolgálja.

923

A két elektromágnes ipari erősségű, egy autót is képes felemelni. Az eredeti fémet kifúrtuk, hogy a két elektromágnes közvetlenül érintkezhessen egymással, de emellett még marad hely a teljes szerelvénynek is. A víztekercs elszigeteli az elektromágneseket a nemkívánatos hőmérsékleti hatásoktól. Az elektromágnesek polaritását a vonzásból a taszításba kapcsoljuk és viszont, de fizikailag oda kell erősíteni valamihez őket háromszor nagyobb erővel, mint amennyit a mágnesek fejtenek ki, annak érdekében, hogy ne okozzanak sérülést vagy valamilyen kárt.

924

A külső burkolat a nagy tömegének köszönhetően megvédi a két nagyon erős mágnest és leárnyékolja a reaktort a további NPE hatásoktól. A legmegfelelőbb anyag olyan, ami nem vezeti az áramot, sűrű és ellenáll a hőnek.

A külső reaktor végleges képe.

925

Kapcsold ezt össze egy turbina rendszerrel és készülj fel arra, hogy nagy mennyiségű elektromos energiát fogsz kapni. Légy óvatos! Először kis teljesítménnyel tápláld az elektromágneseket. Emlékezzél arra, hogy az NPE manipulálása hatással van az anyagra, gravitációra, térre és időre. Tehát óvatosan használd! Olyan legyen a reaktor, hogy maximum egy épületet tudjon csak energiával ellátni. (Egy családi házat vagy lakást.) Ha egy ilyen reaktorral akarsz táplálni egy nagyobb épületkomplexumot vagy egy várost, az már veszélyes lehet. Egy kisebb város táplálása egyetlen ilyen reaktorral maradandó tér-idő változásokat eredményezhet. A legutolsó dolog, amit akarnánk, hogy a Föld felszínén anomáliák és tér-idő rések keletkezzenek.

Ha kapcsolatba akarsz lépni Dr. Garettel, akkor a következő címre írhatsz (angolul): [email protected].

Az angol nyelvű szöveget itt olvashatod el.

926

Megjegyzés: Elolvasva ezt a cikket óhatatlanul számos kérdés merül fel bennünk, mivel ez a leírás koránt sem teljes. Csak azt a célt szolgálja, elegendő,

hogy hogy

kísérletezni

felkeltse meg

azért

is

az

tudjuk

lehet.

Ha

érdeklődésünket, ezt

a

valahol

reaktort

de

arra

építeni.

találkoztál

már

már

nem

Persze hasonló

reaktorral, vagy esetleg Te végeztél hasonló kísérleteket, akkor arra kérlek, hogy azt írd meg nekem, hátha sikerül valamilyen konkrét építési tervet is kidolgoznunk erre a készülékre.

927

Thestatica

A Thestatica gép sokakat foglalkoztat, sok tudományos képesítéssel rendelkező

kutató

is

megvizsgálta

és

működőképesnek

találta.

Viszont a működési elvet a feltalálók nem akarják nyilvánosságra hozni, mondván, hogy amikor valaki a spiritualitás útját járva elér egy bizonyos szintet, akkor előtte is feltárul a titok. A Fénykapu egyik olvasója

-

Ata

-

felajánlotta, hogy lefordít

csehről egy cikket magyarra, mely a gép lehetséges működési elvét ismerteti. Örömmel kaptam Ata segítőkész ajánlatán, és íme, itt a cikk.

Amennyiben

Te

is

szívesen

besegítenél

a

Fénykapu

szerkesztésébe - cikkek fordításával - csak szóljál bátran.

Az itt bemutatott eszköz körülbelül 20 éve lett megépítve egy, a svájci Berntől nem messze létrejött közösség által. Sajnos a közösség tagjai úgy döntöttek, hogy soha nem hozzák nyilvánosságra a pontos felépítését, mert tartanak attól, hogy az alapelv rossz kezekbe kerülve igencsak nagy bajt okozna.

1a.ábra. A Thestatica gép

928

A látogatókat a mai napig szívesen fogadják, de a többségnek csalódnia kell, mert a szerkezetet már nem mutatják be a nagyközönségnek, úgyhogy minden apró részletét újra fel kell fedeznünk.

1b.ábra. A Thestatica gép

Kézzel kell beindítani a szerkezetet, - a két egymással ellentétes irányba forgó korong egyikének elforgatásával - ezután már semmilyen látható külső behatás nem kell annak üzemben tartásához.

1c.ábra. A Thestatica gép Csak a két közös tengelyen forgó korong az egyedüli mozgó alkatrész a szerkezetben, melyeknek sebessége kb. 1 ford/s. A korongok átlátszó anyagból, (valószínűleg plexiből) vannak. Az első korong elülső felületén egy fémből készült, 50 lemezből álló készlet van egyenletesen elhelyezve. 929

Akik látták ezt a generátort működés közben, egyöntetűen arra a megállapításra jutottak, hogy az energia, melyet a saját működtetésére, és többletként termel, a környező térből származik. "Swiss M/L Convertor" - "Thestatica", vagy ahogyan feltalálója Baumann nevezi: "Testa distatica" - egy önálló energiarendszer, mely alapját nagy valószínűséggel a nagy elektrosztatikus töltést megcsapoló forgó Wimhurst generátor képezi. Annak ellenére, hogy rengeteg ember - köztük igen sok mérnök - láthatta ezt az eszközt működés közben, a mai napig még senki nem jött rá a működési elvre. Egy szerencsés látogatónak az akkor még élő Paul Baummann a következőket mondta: Az, aki megérti a következő kísérletet, közel lesz ahhoz, hogy megértse, hogyan dolgozik a Thestatica.

A Linden féle kísérlet A felhasznált kondenzátor két különböző fémből - alumíniumból és rézből, valamint ismeretlen, valószínűleg papírból vagy műanyagból készült szigetelő rétegből áll. A kísérlethez szükség van még egy patkó mágnesre és egy kb. 60 cm hosszú drótból készült rövidre zárt tekercsre.

2.ábra. A Linden féle kísérlet

930

Baumann a kondenzátort betolta a mágnes két sarka közé, és megkérte a jelenlévőket, hogy kössék össze a feszültségmérővel. Mindenki döbbenetére a műszer 700 V feszültséget mutatott, majd ez az érték folyamatosan csökkent. Bár többen megismételték ezt a kísérletet, mégsem jutottak ugyanerre az eredményre.

Mi játszódhatott le (szerintem) ? Baumann úr a megfelelő szigetelő réteget (talán plexit) elektret formába hozhatta. Közismert tény, hogy ha plexiüveget, vagy más hasonló anyagot felhevítünk annak olvadáspontjáig (tehát érintésre ragadóssá válik), majd nagy feszültséggel feltöltött fém elektródák közé tesszük, a hűlés idejére nagyfeszültségű elemet kapunk. Az elektródákból - az elektrosztatikus szalaghoz hasonlóan folyamatos töltést lehet elvezetni. Hogy mindeközben milyen szerepet játszik a többi alkatrész, azt még ki kell deríteni. Ami a felhasznált anyagokat illeti, a gép többi részét figyelembe véve feltételezhető, hogy a nem érintkező áramszedők vagy taszterek - melyek az egymással ellentétes irányba forgó korongokról gyűjtik össze a töltést - is ilyen egymástól plexivel elválasztott perforált alumínium és réz lemezből állnak.

A Thestatica a Wimhurst generátorból lett kifejlesztve ? A Wimhurst generátor működési elve ismert. A két egymással szemben forgó korong - műanyag, üveg, keménygumi (de akár két bakelit hanglemez is megteszi) - között légörvény keletkezik, aminek hatására a levegő molekulái elektromosan feltöltődnek. Ennek köszönhetően az áramszedők folyamatosan feltöltődnek, ami a szikrázásból is látszik. A szikrázás csökkentése érdekében a korongok közepéhez mindkét oldalon egyenletesen elhelyezett fém lamellák sorozata csatlakozik. A töltés kondenzátorokba (Leyden palackba) történő elvezetésére áramszedő karok szolgálnak, melyek végein kefék vannak. Ezekhez a gyűjtőpontokhoz képest 45°-os szögben mindkét oldalán kefékkel ellátott semlegesítő rúd van elhelyezve. A rudak segítségével a fém fóliák szemközti oldalain kiegyenlítődik a töltéskülönbség. A korong másik oldalán elhelyezkedő második ilyen rúd az előzőhöz képest 90°-al van elfordítva.

931

Mit tartalmazhatnak az oldalsó fazekak? (A transzformációs kondenzátor egy lehetséges felépítése) A köpeny perforált alumíniumból, míg a belső henger réz lemezből készült.

3.ábra. Az oldalsó fazekak feltételezett felépítése A 3.ábra jelmagyarázata a következő: - A - kör-mágnes, például hangszóró mágnese - B - bifiláris tekercs két kölcsönösen megsodort huzalból - C - középső réz spirál (elektróda) - D - alumínium köpeny (egy vagy kettő) - E - réz köpeny (egy vagy kettő) - F - műagyag közgyűrűk Sokaknak misztikusnak tűnik a Thestatica elején látható két henger.

932

A különböző rendelkezésemre álló információk alapján a két henger felépítése a következő lehet. Talán segít megfejteni, hogy mi játszódik le bennük.(lásd a 3.ábrát). Úgy tűnik, hogy két egymásba tolt rézhenger kombinációjáról van szó, melyek két lyukacsos alumínium lemezből készült árnyékolással vannak ellátva.

Belül 6 vagy több feltekercselt állandó kör-mágnes lehet. Többek véleménye szerint bifilárisan vannak tekercselve. Középen egyetlen réz vagy alumínium spirál van. A hengerek alján talán földelés van, amivel az összes alkotóelem össze van kötve. Nekem egy felfordított gyújtógyertyát juttat az eszembe, mely alumínium vagy rézárnyékolással van ellátva. A mágnesek talán az áram egyenirányításában játszanak szerepet (ahogyan azt a váltóáram egyenirányítására készült néhány áramkörében Tesla is használta) - a mai teljesítmény diódákhoz hasonlóan.

Néhány ismert tény: Teljesítményadatok: Kimeneti feszültség: 230 V Kimeneti áram: 13 A Névleges teljesítmény: >3 kW-os pulzáló egyenáram A gép méretei: szélesség: 110 cm mélység: 45 cm magasság: 60 cm súly: kb.20 kg Önállóan van meghajtva az "ESF" segítségével, melyhez az energiát a motorikusan meghajtott egymással ellentétes irányban forgó korongokról áramszedők veszik le. 933

A szerkezetet kézzel kell beindítani a korongok egyikének megpörgetésével, ezt követően azonban a meghajtás semmilyen plusz energia-bevitelt nem igényel. Ha működés közben elmozdítjuk a készüléket, akkor az egy idő után leáll. A helység levegője, melyben működik, lehűl (bár ez nem lett megmérve, csupán a kísérletek résztvevőinek egymástól független szubjektív véleményéről van szó). Egyéb információk Úgy tűnik, létezik egy kisebb eszköz is egyetlen 10 cm-es koronggal, melynek kb. 300 W a teljesítménye, de erről nincs sok információ. Többen kis motort vettek észre, mely a korongokat szíjhajtással hajtja.

LEVELEK Meg nem erősített információk, melyeket 1997-ben kaptam. Úgy gondolom, hogy az energia egy másik energetikai szintről érkezik. Az átvitelhez a körmágnesek közepén összesűrűsödött erős mágneses tér oszcillációja szolgál katalizátorként. A mágneses tér közepén a nagy hengerekben egy drót szál lehet. Don Kelley említette, hogy ez ugyanolyan elektróda lehet, mint amit prof. Marinov írt le a kisebbik gépnél: „A kondenzátorok külső, cilinderes ráccsal rendelkeznek, mely eltakarja a cilinderes műanyag szigetelőt, réz spirállal a közepén. Láttam a kisebbik géphez tartozó henger belsejét, és nincsenek benne mágnesek. Ami a permanens mágneseket illeti, az egyik barátom (Luzi Cathomen, lásd: Linden féle riport, 1994) azt mondta, hogy a mágneses tér mindig a mágnesek pólusai között a legnagyobb, az egymásra helyezettek esetében pedig a gyűrű közepén. Ha ezekre a mágnesekre vezetéket tekercselünk, akkor az talán összegyűjti az energiát. {ez ellent mond az előző „nincs mágnes” elméletnek, vagy a kisebb gép kisebb teljesítménye miatt nem volt erre szükség – a fordító}

934

U. V. Sander szerint: ”…aki megérti a következő kísérletet, közel lesz ahhoz, hogy megértse, hogyan dolgozik a Thestatica.” Ha a patkó mágnesre tekercselt vezeték végét egy Wimhurst generátorhoz kötnénk, lehet hogy a réz/alumínium kondenzátor statikus elektromosság helyett egyirányú áramot szolgáltatna…"

Riport a Methernithaiakkal Lindenből, Svájc Albert Hauser Két társammal együtt, 1986-ban meglátogattuk a Methernitha közösséget. A négy órás ottlétünk során az alábbi megfigyeléseket tettem (melyek megjelentek a "DIFOT-News" 1986 számában, majd az UFO-Contact 1986/6.-ai számában, és 1987-ben is. A vendéglátóink megkértek, hogy észrevételeinket ne jelentessük meg nagy példányszámú országos napilapokban.) A látogatás alatt módomban állt megvitatni a saját észrevételeimet és véleményemet a többi látogatóval is. Ezen kívül már több képet és beszámolót is megismerhettem. Vendéglátóink iránti lojalitásunkból és hogy kiküszöböljünk bármiféle félreértést, így foglaltuk össze a látottakat: {Itt a közösség leírása következik, mely megtalálható a Fénykapu oldalán is - a ford.}

A berendezés:

4.ábra. A berendezés

935

Mennyiség

Jelölés

Megnevezés

1

Elölnézet

1

2

Hátsó lemez

1

3

Fogaskerék

1

4

Lemezek

3x50

5

Elektródák

8-16

6

Nagy kondenzátor

2

7

Kondenzátor

2

8

Kondenzátor

2

9

Spirállal ellátott cső

2

10

Patkó-mágnes

2

11

Mágnes

1

12

Egyenirányító

1

(db)

1.táblázat. A 4.ábra jelmagyarázata A technikai paraméterek részben ismertek, és az 1.táblázatban vannak összefoglalva. Ottlétünk alatt a nagyobb géphez egy 1000 W-os izzó lett kapcsolva. Az eszköz könnyen beszerezhető anyagokból készült, súlya kb. 20 kg, az alaplap fából, a többi rész pedig plexiből van.

5.ábra. Felülnézet 1. 500 mm átmérőjű és kb. 5mm vastag plexi korong, 50 db (talán krómacélból, vagy valamilyen hasonlóan kinéző anyagból készült) lemezzel ellátva. Méretei 0,2x20x160 mm, melyek csak a korong elején vannak elhelyezve, és „felhő”-nek nevezik.

936

2. Hátsó korong, mely ugyanolyan nagyságú és anyagú, bár más színű és ellenkező irányba forog, mint az első. Két oldalán 2x50 db, az előzővel megegyező lemezzel. Ezt „Föld”-nek nevezik. 3. Áttétel a tengelyen, melynek a fordulatszám szabályozásában van szerepe (lásd 1-es és 2-es szám) hogy 60 ford/perc legyen. A lemezek szíjjal vannak meghajtva.{ez összezavart, azt hittem, a lemezek fixek… vagy nem? a ford.} 4. A könnyen mágnesezhető lemezek valószínűleg a korróziónak és oxidációnak ellenálló anyagból készülhettek (vagy ilyen bevonat van rajtuk). 5. Az érintkezés nélküli áramszedők (taszterek) lyukacsos lemezből vannak. További nyolc ilyen elektróda van a korongok elején és hátulján. Elforgathatóak a sugaruk körül és lyukacsos fémlemezek váltakoznak bennük szigetelőanyaggal. 6. Koaxális akril csövek, három fényesített perforált lemezből készült hengerrel. Középen a mágneses magra tekert bifiláris tekercs található. 7. és 8. Két kisebb fekvő „kondenzátor”. 9. Alumínium spirált tartalmazó üveghenger - esztergagépről visszamaradt hulladék. 10. Patkó mágnesek bifilárisan huzalozott tekercsekkel, pólusaik között a „Linden féle kísérletben” leírt „kondenzátor” blokkok. 12. Valószínűleg egyenirányító - hosszában perforált lemez, a tekercs köré vertikálisan van elhelyezve. Az üveg búra egy vagy több kristályt tartalmaz, végei a többi látogató szerint is mágnesesek. Véleményem szerint ez a rendszer nem vákuumos, mert a kisebb gépnél teljesen nyitott volt az egyenirányító. Az egyes eszközök bekötéséről csak felületesen tudunk beszámolni. Egyértelmű a hasonlóság a jó öreg „Wimhurst féle” generátorral, csak sokkal több elektródát tartalmaz. (a Wimhurst 6-ot tartalmaz, ebből 4 érintkezős). A horizontálisan elhelyezett áramszedők a „Wimhurst féle” generátorhoz hasonlóan továbbítják a nagyfeszültséget a 6-os pozícióra.

937

6.ábra. Oldalnézet Nyitott kérdés marad a központi patkó-mágnesek funkciója és bekötése – sok fém eszköz bekötése az alaplapban van, mint pld.: 7, 8, 9, 10 és 12. Az áramfelvétel helye, a rajzon (+) (-), a színes képeken piros/kék vezetékkel van egy-egy fém gyűrűhöz vezetve a 6-os pozíció tetején. Néhány látogató szerint magában a fából készült alaplapban is lehet néhány réteg a „Linden féle” kísérletben leírt kondenzátorból. Később a kisebb gépet is elindították, mely kb. két órán át üzemelt. Csak mérőműszerekkel teszteltük – nem volt rákapcsolva semmilyen ellenállás. Teljesítményét a méréseink alapján 200 Wra becsülöm. Meglepő, hogy ez a típus egyetlen - kb. 12 cm átmérőjű - forgó koronggal mennyire könnyű, (kb. 1kg) és az egész felépítése sokkal egyszerűbb volt. Gyakorlatilag a korongon kívül csak néhány „kondenzátor”. A korongok hajtását egy hagyományos, vékony szíjjal ellátott DC-motornak tűnő eszköz végezte.

938

Az eredeti cikket cseh nyelven itt olvashatod el.

Térenergia, mint új energiaforrás

Írta: Zörgő József

Pár hónappal ezelőtt az egyik Olvasó, Ata felhívta a figyelmemet Zörgő József nyugdíjas gépészmérnöknek a térenergia egy lehetséges kiaknázását bemutató találmányára. Megpróbáltam kapcsolatba lépni a szerzővel, hogy engedélyt kérjek a találmánya bemutatására a Fénykapu oldalain, de a megadott e-mail cím már nem létezett. Mivel

azonban

gondoltam,

Zörgő

érdemes

József nagyobb

nagyon

érdekes

nyilvánosságot

dolgokról adni

írt,

úgy

ezeknek

a

gondolatoknak. Attól tartva, hogy az eredeti leírás elérhetősége esetleg a levélcímhez hasonlóan megváltozhat, nem csak egy linket teszek az oldalra, hanem ide be is másolom.

Megjegyzés: E leírás minden oldala közjegyzővel hitelesítve lett a bemutatási dátummal ellátva. A leírás szerzője: Zörgő József Levélcímem: Hungary 3527 Miskolc Soltész N.K. utca 2. I/12. A leírás készült: 2000.12.16-án.

939

"Nem mondhatom el senkinek, elmondom hát mindenkinek" /Ady Endre/

1. Előzmények: 1992-ben kezembe került Dr. Egely György fizikus által írott: "Tiltott találmányok" című kis füzet, melyben arról ír, hogy Amerikában két férfi (egymástól függetlenül), Nicola Tesla és Henry Moray az 1930-as években villamos energiát tudtak előállítani az univerzum rezgési energiájából. Szerintük ez az energia ott van mindenütt, és fel lehet használni, és így minden más ismert energiaforrás nélkül, villamos energiához lehet jutni. A készüléket sok embernek bemutatták működés közben. Erről hiteles jegyzőkönyvek készültek. Számomra ez a lehetőség hihetetlennek tűnt, és a fizika tanítása szerint lehetetlen. Hiszen energia a semmiből nem keletkezik. Bár ők nem azt mondták, hogy a semmiből nyerik az energiát, hanem a univerzum rezgési energiájából. Ezért, ezt nem lehet örökmozgónak nevezni, mert van forrása az energiának. A feltalálók nem nevezték meg az energiaforrás természetét, fizikai magyarázatát. Azt kell hinnem, hogy ők sem ismerték a valódi forrást. De ez nem is zavart nagyon, mert arra gondoltam, nem akarják feltárni titkukat. Ez jogos feltételezés, mert a berendezésről sohasem adtak leírást. Részemről azért volt elgondolkoztató, mert sok ember látta működés közben, és nem tudom feltételezni, hogy ember csoportok, érdek nélkül valótlant állítsanak. Tehát hittem a lehetőségben. Ugyanakkor érthetetlen számomra, hogy azóta hogyan nem találták meg ezt a energiaforrást? Hiszen olyan sokat fejlődött a tudás, és napjainkban is oly sokan keresik, kutatnak utána. Én, e sorok írója 70 éves nyugdíjas gépészmérnök vagyok. Így van időm, és mivel mindig is érdekelt az elektromosságtan, én is beálltam a megoldást keresők táborába. Olyannak vettem a feladatot, mint egy tudományos keresztrejtvény, amire van megoldás, csak meg kell találni. Azzal kezdtem a feladatot, hogy elkezdtem felfrissíteni az elméleti fizika, különösen az elektron fizikai ismereteket. Bizony be kell vallanom, nemcsak frissíteni kellett, hanem egy-két részt tanulni 940

is. De lehet, hogy ez volt a szerencsém, mert nem csak átszaladtam az anyagon, hanem addig időztem rajta, amíg meg nem értettem. A könyvek közül legjobban szerettem Budó Ágoston: Kísérleti Fizika II. című egyetemi tankönyvét, mely az elektromossággal és a mágnesességgel foglalkozik. Olvasásakor, mindjárt a könyv első részében, ellentmondásos részeket találtam, mely erősen zavart és ott el is akadtam. Nem akartam tovább haladni, mert ha az alaptudás nem tiszta, nincs mire tovább építeni a magasabb szintű tudásanyagot. Kerestem az ellentmondás okát, de csak úgy tudtam megtalálni, ha tovább haladtam. Később, amikor megtaláltam a magyarázatot, akkor egyben megtaláltam a villamos energia előállítás új módját is. Mindenféle energiahordozó felhasználása nélkül. Furcsa de igaz, hogy a feladat ezután kezdett nehézzé válni, mert a részletek megoldása éveket vett igénybe. Hogy a részleteket megoldjam, foglalkozni kellett az atomfizikával, elektron fizikával, kémiával, és a kapcsolódó részterületekkel. Legnehezebb volt számomra a kémia, mert azt sohasem szerettem. Már tudom, hogy azért nem kedveltem, mert nem értettem. Most már nekem is szép és csodálatos a kémia. Hogy eredményt értem el, azt két embernek köszönhetem. Elsősorban Dr. Egely Györgynek, aki fizikus létére mert foglalkozni a tudomány határterületével, és volt bátorsága arról írni. Hiszen abban az időben (és még most is) , tabunak számít ez a periférikus terület. Ha az Ő sorai nem jutnak el hozzám, bizony sohasem foglalkoztam volna ilyen gondolatokkal. Másodsorban köszönhetem elhunyt apámnak, akinek sohasem volt szabad mondanom, hogy ezt nem lehet megcsinálni. Így mondta: "nekem addig ne mondd, hogy nem lehet, míg meg nem próbálod." Az ésszerűség határán belül, ezt a hozzáállást magamévá is tettem. Persze kellett hozzá a tőle örökölt szívósságom, makacsságom is. Valamint nagy kitartás is kellett ahhoz, hogy éveken át ezzel a gondolattal feküdjek és keljek. Sőt a napi tevékenységkor is jelen volt. Befészkelte magát az agyamba, és uralkodott rajtam. Rabja voltam és még vagyok is. Összenőttünk, mint a sziámi ikrek. Nagyon nehezítette helyzetemet, hogy nem volt kísérletezési lehetőségem. Nincs mögöttem anyagi és ipari háttér. Csak annyi lehetőségem volt, amit a nyugdíjam és a bérlakási viszonyok megengedtek. Csak a lakás konyhájában volt szabad kísérletezni, ha az éppen szabad volt. A szobákból nem lehet és nem szabad műhelyt csinálni. A konyha a feleség területe és csak akkor vehettem igénybe, ha szabad volt. Tehát lehetőség vonatkozásában nagy akadályok voltak.

941

Nehezítette a helyzetet az is, hogy nem volt kivel beszélni a feladatról. Ha a megoldás lényegét elmondja az ember, akkor az már nem biztos, hogy az övé marad. Ha pedig csak mellé beszélünk, akkor örökmozgót látnak benne, és így is kezelik az embert. Aki örökmozgóról beszél, annál szerintem is baj van. A tanulás során felismertem egy fizikai effektust, melynek segítségével elektromos energiát lehet nyerni, előállítani. Ez az effektus a természetben nem található, ez magától nincs. Ezt létre kell hozni. Bárhol létrehozható, nincs helyhez és időhöz kötve. Létrehozható földön, föld alatt, vízen és levegőben, és a földön kívül is. Akkor és ott, ahol szükség van az elektromos energiára. Ez az energiaforrás nem azonos azzal, amiről a két amerikai feltaláló beszélt. Ez az effektus nem az univerzum rezgési energiájával dolgozik. Ez az energia nincs ott mindenütt, ezt létre kell hozni. Nem azonos a hipertéri, avagy nullponti, illetve vákuum energiával sem. Lehet, hogy van olyan energia is, ezt nem tudom. Én a létrehozható elektromos energiát sztatikus elektromos erőtér és elektromágneses erőtéri energiából nyerem. Az általam megtalált effektus elsősorban sztatikus természetű, de felhasználjuk az elektromágneses erőtereket is. Magát az eljárást TÉRTECHNOLÓGIA-nak nevezem. Azért, mert erőterekkel dolgozik. Ezután jogos a kérdés. Ha tudom, hogyan kell csinálni, miért nem szabadalmaztatom a találmányt? Mert nem lehet! Ugyanis felfedezést, és új effektust nem lehet szabadalmaztatni. A berendezés pedig nem a jelenleg ismert fizikai törvények alapján működik, ezért nem szabadalmaztatható. Azt mondja a Találmányi Hivatal, hogy először ismertessem el az új effektust a tudományos világgal, és akkor tudnak vele foglalkozni. Ez egy olyan ördögi kör, amiből nincs kiút. Ugyanis, ha publikálom az új eljárás lényegét, az effektust, akkor már elvesztettem a szabadalmaztatás lehetőségét. Közismert dolgot nem lehet szabadalmaztatni. Mindenki szabadon gyárthatja, mert nincs szabadalmi védelem alatt. Különben sem tudnám (anyagi helyzetem miatt) minden országban levédeni. Valamint a védelem alatti országokban is sokan gyártanák jog nélkül. A pereskedésnek ugyan lenne jó oka, alapja, de ahhoz sok pénz kell. Élettapasztalatom, hogy a szegény embernek nem szabad pereskedni, mert csak kiadás lesz belőle. Igazságot legtöbbször az erősnek osztanak. Azt kell mondanom, hogy az igazi vesztes nem Én vagyok, hanem a hazám, mert hihetetlen gazdasági lehetőségtől esik el. A nép itt van munka nélkül, igazán nagy volumenű, értékesíthető gyártmány nélkül. Már eljutottam addig az elhatározásig, hogy lemondjak az értékesítésről, és

942

publikálom. Barátaim azt a tanácsot adják "dobjam az egészet a szemétbe, ha meg akarom magamat védeni a sok bosszúságtól ". Ugyanis sok embernek hoz majd meggazdagodást, nekem meg esetleg gutaütést. Ami azt illeti, nekik van igazuk, de ez az én szülöttem. Sok évig dolgoztam rajta és szenvedtem érte. Pénzembe is került. Nem tudom elfogadni a tanácsukat és megsemmisíteni. Mint ahogy egy anya sem tudja a nehezen megszült és nehezen felnevelt gyermekét megölni. Elengedi felnőtt gyermekét, hogy élje a maga életét, ahogyan tudja. Ezt kell tennem nekem is. El kell engednem, hogy vigyázzon rá az élet, a fiatalság, mert nekik lesz szükségük rá. Persze szeretném, ha kötődne a nevemhez, ha már egyszer Én szültem. Az intézmények vezetőit és tudósainkat inkább zavarja majd ez a hír, ők majd inkább agyonhallgatják, minthogy elismerjék. A nyilvánosságra hozással kiszabadul a szellem a palackból, és visszajuttatni már nem lehet. Nemcsak egyes embereket fog zavarni, hanem egyes iparágakat is, mert csökkeni fog érdekterületük. Ugyanis ha az ember házilag elő tudja állítani az elektromos energiát, és nincs szükség az eddig használt energiahordozókra, energiaforrásokra, akkor az eddig használt energiahordozók elértéktelenednek. Egy családi ház energiaellátásához csak egy hűtőszekrény méretű berendezés kell. Ez a berendezés szállítható, és ott helyezhető üzembe, ahol szükség van rá. A lakossági energiaellátás nincs kötve közterületi elosztó hálózat rendszerhez (gáz, távfűtés, villamos vezeték). Az autó is villamos meghajtásúvá változik, mert az ellátó egység a kocsi része lesz. Hogy a lehetőség hová fog kifejlődni, azt nem lehet tudni. Azt kell hinnem, egy új korszakba, az energia korszakba lépünk. Hogyan működik? Azt kell mondanom, hogy bosszantóan egyszerűen. Amit állítok, az hihetetlen, de nem lehetetlen! Hogy kétkedéssel fogadják, azon nem lepődöm meg, ez az egyetlen természetes reakció. Én évek óta ismerem a lehetőséget (csak nem tudtam vele mit kezdeni), de még nekem is hihetetlennek tűnik most is. A leírásban a berendezés működési elvét, és a felhasználható fizikai effektust fogom ismertetni. Már itt elnézést kérek azoktól, akik szerint túlságosan sokat időzök a fizikai alapismereteknél. Ugyanis mint említettem, a fiataloknak írom, és azt akarom, hogy megértsék. Egy-két fizikai ismeretet másként kell látni és használni. Nem fogok meglepődni, ha egy-két elméleti ember nem ért mindenben egyet velem. De a felismert effektus felhasználhatóságát Ők sem tagadhatják. Az sem biztos, hogy nekem mindenben igazam van, mert nem állt módomban a következtetésekből, összefüggésekből levont elméletet kísérletekkel ellenőrizni. Többnyire csak gondolat kísérletekre volt és van lehetőségem. Ez az effektus létrehozható és felhasználható. Ezt tagadni nem lehet, ez objektív lehetőség. A tudomány dolga és feladata, hogy ezeket az alapkísérleteket elvégezze, és a berendezés gyártási tervét elkészítse. Amikor az alapelv és annak használhatósága ismertté válik, sok gondolkodó, újító ember továbbfejleszti. Mint ahogyan a repülőgép is kifejlődött a mai modern csodálatos géppé. Kezdetben az is csak egy elképzelés volt. 943

Sajnálom, hogy nem tudok egy kezdetleges, de működő berendezést bemutatni, mely meggyőzőbb volna, mint az elmélet. De mint ahogyan más sem tudna a lakásában televízió készüléket legyártani, hiába ismeri annak elvét, működését. Legfeljebb összeszerelni lehet, de nem legyártani. Az általam említett készülék elkészítése csak nekem lehetetlen, az iparnak nem. Azért írom le az eljárás lényegét, elméletét, és adom közkinccsé, hogy ne lehessen megsemmisíteni. Ugyanis amit sokan tudnak, az már igazi védelem alatt van. Eladhatnám magát az elméletet, de nem biztos, hogy jó helyre kerülne. Igaz, hogy így kisemmizem magamat, de legalább megmarad az a tudat, hogy én ajándékoztam és nem pedig elvették tőlem. Az ajándékozás örömet okoz, a meglopás, kijátszás pedig nagy szomorúságot jelentene. Így védem le a lelki nyugalmamat, mert az fontosabb mindennél. Érdekes szituáció! Ajándékozok, pedig nekem is pénzre lenne szükségem. Eddig is csak a nyugdíjból tudtam a kutatási költségemet fedezni. Még van más elképzelésem is, amihez ugyancsak pénz kellene. Pl.: az egyvezetékes könnyű elektromotor. A villamos energiát előállító berendezést globális szinten kellene gyártani. Ez lehetne az emberiségnek az első és mindenhol azonos készüléke, berendezése. Ez sok előnyt jelentene, gyártási és javítási vonatkozásban. A berendezés elterjedését nem akadályozni kell, hanem segíteni, mert a föld légszennyeződése rohamosan romlik. Lassan annyira beszennyezzük életterünket, levegőnket, hogy kipusztítjuk magunkat. Azért is kellene segíteni az elterjedését, mert a szennyezett levegő (bár hol is jött az létre) nem ismer országhatárokat. Ez a berendezés teljesen zajtalan, és semmi légszennyezést, semmilyen ártalmas, káros kisugárzást nem okoz. Környezet és emberbarát. A berendezésben nincs semmi forgó, vagy mozgó mechanikus alkatrész. Teljesen elektronikus, mint ahogy egy rádió, vagy egy televízió készülék. Ez az energiaforrás minden más ismert energiaforrástól előnyösebb. Ingyenes ajándék a természettől. A villamos energia előállítás jelenlegi módszere primitív, kezdetleges, mint a kőbalta. Igazságtalannak tartom, hogy egy természeti törvény felfedezéséhez nem fűződik semmi jog, pedig sokkal nagyobb szellemi érték, mint egy találmány. Mennyi ellentmondás van az életben!! Kapcsolatot vélek felismerni a tértechnológia és a gabonakörök egyes ábrái között. Feltételezésem szerint, a gabonaköröket számunkra ismeretlen civilizáció készíti, az emberiséget segítő szándékkal. Nagyon erősen függ az emberiség sorsa az energia probléma megoldásától. Ők ezt már jól látják, mer talán ők is voltak hasonló helyzetben.

944

Azért látok kapcsolatot, mert a gabonakörök és a sziklarajzok egyes ábrái segítségemre voltak, ötletet adtak egy-két esetben a munkám során. Mint említettem, van még egy-két elképzelésem, kidolgozásra váró elgondolásom, mellyel szeretnék még foglalkozni. E leírást is szeretném bővíteni, gazdagabb tartalommal megjelentetni, esetleg idegen nyelven is. Ha a további munkámhoz segítséget kívánnak nyújtani, azt örömmel és hálásan elfogadom. Bankszámla számom: 10404247-94425744-01930000 Külföldi feladáshoz: OKHB HUHB 10404247-94425744-01930000

2. Ellentmondásos kísérletek A bevezető részben említettem, hogy az elektromossági tudásom felfrissítésekor két ellentmondásos kísérletre (anomáliára) akadtam. A kísérlet leírása Budó Ágoston: Kísérleti Fizika II. kötetében található. Ez egyetemi tankönyv. I. jelű kísérlet (a könyv 33. oldalán) Ha elektromos feszültség alatt lévő fémpohárba töltéssel rendelkező vezető testet helyezünk, akkor arról minden töltés a fémpohár külső felületére kerül. Ezáltal megnövekszik a pohár feszültsége. U

1. ábra. Kérdés: Hogyan lehetséges ez? Hiszen itt munkavégzés történik. Mi végzi a munkát? Ugyanis mint tudjuk, a vezető testek belső terében (üregében) nincs elektromos erőtér. E=0

945

II. jelű kísérlet (a könyv 34. oldalán) Ha a 2. ábra szerinti elektromosan töltött vezető testhez fémgolyót érintünk, akkor töltés szétoszlás történik, és közös feszültség jön létre. A két test ekvipotenciális. Eddig világos.

2. ábra. Ha a próbagolyót elvesszük az 1 jelű testtől, akkor már más lesz a golyó feszültsége. Ha az A jelű felülethez érintjük, akkor kisebb, ha a C és D-hez érintjük, akkor nagyobb lesz a próbagolyó feszültsége U. Hogyan lehetséges ez? Hiszen itt is munkavégzés történt a golyó elvételekor! A két kísérletnél energianövekedés van. Kérdés: Mi okozza? Milyen fizikai törvény érvényesül? Hogy ezekre az ellentmondásokra választ kapjunk, az elektromosság mélységeiben kell tudni kiismerni magunkat. A tovább haladás során megtaláltam az okot, melynek megismerése egyben megadta az elektromos energia nyerés új módját, lehetőségét. Ennek felismerése után, a további feladat a részletek kidolgozása volt.

3. Felfrissítő rész Tértechnológia az elektromos erőterek tudománya, ahol a főszerepet az elektromos töltések játsszák. Ezért nagyon jól kell ismerni ezek tulajdonságát, hatását, kölcsönhatását. A tértechnológiában a legfontosabb feladat a célt szolgáló erőterek megtervezése, létrehozása. Mondhatni erőtér szobrászatnak is. Mielőtt a tértechnológia fizikai leírásához, ismertetésébe kezdenék, célszerű az erőtéri tudásunkat felfrissíteni. Bár a gravitációnak semmi szerepe nincs a tértechnológiában, mégis ajánlatos foglalkozni vele. Csak azért, mert nagyon erős a gravitáció és az elektrosztatikus erőterek között a hasonlóság. Kitűnik ez a számítási képlet hasonlóságából. Mivel a gravitáció természetét, hatását 946

jobban ismerjük és érzékeljük is, ezért a hasonlósága miatt segítségünkre lesz az elektromos erőterek megértésénél. Mivel az elektromos erőtereket nem érzékeljük, ezért csak tudásunkra lehet számítani.

3.1 Gravitáció A tömegek vonzási kölcsönhatásban vannak egymással, és mindig csak vonzzák egymást. A köztük kölcsönösen létrejött erő: F = k * (M1 * M2) / r2 = g * M2

3. ábra. A testeknek, tömegeknek gravitációs erőtere van, és a távolság függvényében változik. Az erőtér jele g. A g azt az erőt jelenti, amellyel az M1 tömeg vonzza az egységnyi tömeget. F = g * M2, azaz ha az M2 = 1, akkor a F = g. A g erőjellegű térjellemző. Csak tér jellemző és nem erő. Erő csak akkor lesz, ha van másik tömeg, amelyre hatni tud. Minden test és tömeg saját g-vel rendelkezik: g = k * M1 / r2. A számítási képlet a tömeg felületétől kifelé érvényes csak, befelé nem használható. Ugyan a tömegközépponttól értendő az r távolság, de nem tekinthetjük úgy, mintha az egész tömeg a középpontban lenne. Ezért más a g görbéje a külső térben, mint a belső térben. A gravitáció miatt mindig csak egyesülni akarnak a tömegek és ebből halmozódás következhet be. Fontos tudni, hogy amikor egy tömeg kapcsolatba kerül egy másikkal, akkor ugyanabban a pillanatban (azaz egyidejűleg) sok másikkal is kölcsönhatásban van, anélkül, hogy csökkenne a képessége, a hatása. Tehát egyidejűleg hat mindegyik az egyre, és az egy mindegyikre. Erre nem szoktunk gondolni, mert a mindennapi életünkben a munkavégzés során egy erőt csak egy feladatra, egy munkánál tudunk igénybe venni. Gravitációnál a vonzási erők áthatolnak a tömegen is és keresztezik is egymást. Gravitációs erőteret nem lehet leárnyékolni és megsemmisíteni, csak közömbösíteni.

947

Az egyidejűségi hatást azért hangsúlyozom, mert az elektrosztatikus erőhatások ugyanígy viselkednek (az azonos előjelű töltéseknél), csak taszító jelleggel. A gravitációs erők vektor jellegűek és e szerint kell őket összegezni. A gravitációs erő független a felülettől, csak az egymásra ható két tömegtől és a köztük lévő távolság négyzetétől függ.

3.2 Sztatikus elektromos erőterek Az atom építőelemei közül az elektron és a proton elektromos töltéssel rendelkezik. Ők a töltéshordozók, és ezért elemi töltések. Az elektron (-), a proton (+) előjelű. Ha ezekből több van egy testen, akkor azt -Q ,vagy +Q -val jelöljük. Ha a semleges atomból kiveszünk egy elektront, akkor az atom ION+-szá válik, az atommagban lévő proton közömbösítetlensége miatt. Pozitív töltés alatt mindig ION+-t kell érteni, mert a proton nincs a természetben önállóan. Az elektromos töltések erőtérrel rendelkeznek. Az erőtér jele E. Az azonos töltések taszítják, a különböző előjelűek vonzzák egymást. Taszítás miatt mindig szóródnak a töltések a vezető test felületén. Két töltés között létrejött kölcsönhatási erő: F = k * (Q1 * Q2) / r2 Az E erőjellegű térjellemző. Hasonló a gravitációs g-hez, E»g. Az elektromos erőtér E azt fejezi ki, hogy a Q1 töltés milyen nagy erővel hat az egységnyi töltésre, mert ha Q2 = 1, F = E * Q2 = E * 1 = E. Az elektromos erőtér önmagában még nem erő. Erő csak akkor keletkezik, ha másik töltésre hat. Erő csak töltések között jön létre. Mint látható, az elektromos erő képlete hasonló a gravitációs erő képletéhez [F = k * (M1 * M2) / r2 = g * M2] Az elektrosztatikus erő is vektor jellegű és akként kell összegezni. Az elektromos erők is keresztezhetik egymást gyengülés nélkül. Coulomb féle képlet pontszerűnek tekinti a Q töltést. Gömbi testen lévő töltést a gömb középpontjába képzeli. Nem gömbfelület esetén már nem egyenletes a töltés eloszlás, ezért alaktalan testfelületnél, különböző erőtér értékek adódnak. Töltéssel rendelkező vezető test felületén a töltéssűrűséget az 1 cm2 felületre jutó töltéssel adjuk meg és jele . A test felületének töltéssűrűsége és az elektromos erőtere E a test felületének geometriai alakjától függ.

948

4. ábra. A test ekvipotenciális feszültségű. Amint látható a 4. ábrán, a csúcs rendelkezik a legerősebb erőtérrel. Ezekre az alapismeretekre a későbbiekben szükségünk lesz. Az elektromos erőteret nem érzékeljük, de hatásuk által kimutatható, mérhető. A felületen lévő töltésnek nem csak a felület normálisának irányában van hatása, hanem oldal irányban is, de ezek kiegyensúlyozzák egymást. Az oldal irányú hatást oldalnyomásnak nevezzük. Ha az E-be elektromos töltés, elektron e vagy ION- kerül, akkor azt mozgásba hozza és mozgási energiát ad neki. Ha a vezető test kerül az erőtérbe, azon töltés átrendezést, vagy töltés megosztást végez. Ezért az elektromos erőtér E munkavégző képességgel rendelkezik.

4. A vezető test elektromos feszültségének (U) értelmezése Ha Q mennyiségű töltést egy fémgömbre felviszünk, azon egyenletesen oszlik meg. Azt a töltésmennyiséget, mely a testnek 1 V feszültséget eredményez, a test kapacitásának nevezzük. Jele c. Ha Q > c, akkor a testnek nagyobb az U értéke, mint 1 V. U egyenes arányban növekszik Q = c * U, U = Q / c. A töltés 1 cm2 felületre jutó részét töltéssűrűségnek nevezzük, jele . Q =  * f = c * U,  = c * U / f. U =  * f / c. Mint látható, a felületi töltéssűrűség az anyagban elektromos feszültséget idéz elő. Ha pedig a testre feszültséget kapcsolunk, akkor a felületen töltés (és h) jelenik meg. Mint látható, a  és az U egymás meghatározói. Gömb esetében c = R, ezért a  = R * U / f = (R * U) / (4pi * R2). A

 nem csak a U-tól függ, hanem a testfelület R-től is. Ezért minél kisebb az R, annál nagyobb a . Tehát a felület geometriájától függően változik a . Ennek következtében a felületen és annak közelében az elektromos erőtér E nem egyforma. Hiába lesz a  nagyobb a test erős görbületű felületén, az U érték nem változik, mert ekvipotencia van. 949

Mi idézi elő a feszültséget? A felületi töltések nemcsak a felülettől kifelé hatnak, hanem a felületre is hatással vannak. A felület felé való erőhatás a fématomok elektronpályáját deformálja, torzítja, és ez elektromos feszültséget eredményez. Így jön létre a felületi töltések által a test feszültsége. Ha a felületen lévő elektronok ilyen erőhatással vannak a testre, akkor a  által az 1 cm2 felületre ható erőhatást lehet elektromos nyomásként értelmezni. Ez a felületről származó elektromos nyomás a test belső feszültségével, nyomásával (mint reakció erővel) tart egyensúlyt. Kimondható, hogy a test feszültségét a felületen lévő töltések határozzák meg, hozzák létre. A testen lévő töltések csak deformálják, torzítják az atom elektron szerkezetét, de ION+-szá tenni nem tudják. Ugyanis ekkor a felületen lévő elektronok beleesnének az elektron hiányos (ION+) atomba, és így semlegesülne. A felületi töltések által azért sem jöhet létre ION+, mert a belső feszültség, a belső elektromos nyomás megakadályozza. Tehát a felületi töltéssűrűség  hozza létre az ellene dolgozó belső erőt (reakció erőt), a feszültséget. A saját külső és belső nyomás mindig egyensúlyban van. Azért próbálom az elektromos feszültséget nyomásként értelmezni és kezelni, mert a későbbiekben ez segítségünkre lesz. Így könnyebb az erőterek erőhatását értelmezni és összehasonlítani. Valójában elektromos belső nyomás nincs, csak belső elektromos feszültség van. A külső hatásokkal a test feszültsége tart egyensúlyt. Az elektromos feszültség nem nyomás természetű. Nem olyan, mint a folyadék, vagy a gáznyomás, amely külső, vagy belső felületre fejt ki erőhatást. Az elektromos feszültség, az atom elektronrendszerének deformáltsága, torzítottság-állapota. Tehát, az atom feszültségi állapot jellemzője és nem függ a felülettől, csak a felületen lévő töltések erőhatásától. A test feszültsége egyensúly esetén homogén, azaz ekvipotenciális. A feszültségek nem összegezhetők, csak a feszültséget létrehozó töltések összegezhetők, mely történhet a I. jelű pohárkísérlet szerinti módon. A test, feszültségi állapot eléréséhez idő szükséges, (feltöltési idő), hogy a felületre a kis c és Q megérkezzen. Ez nem pillanatszerű, még ha annak is tűnik. Valójában végtelen rövid idő alatt bekövetkezik. Lásd: kondenzátor feltöltési ideje.

5. Elektrosztatikus erőterek

950

Az erőtér értelmezése: Az elektromos töltésnek Q és az elemi töltés hordozónak, az elektronnak, protonnak valamint az ionoknak elektromos erőtere van, melynek jele E. E = k * Q/r2. Az E csak azt fejezi ki, hogy a Q töltés milyen erővel hat az egységnyi (1 Coulomb) próbatöltésre. E csak térjellemző és nem erő. Erő csak akkor lesz általa, ha elektromos töltés kerül az erőtérbe. E nagyon hasonló a gravitáció g-jéhez (E»g). E erő jellegű és nem függ a felülettől, csak a távolság négyzetétől. A Coulomb képlet itt is pontként kezeli a töltést. A pontnak pedig nincs felülete. Erősen bizonyítja a felülettől való függetlenséget, amikor a Q töltés hat az egyetlen elektronra. Az elektron tényleg tekinthető pontnak, mert nincs felülete. A töltésektől kiinduló erőhatást nyíllal jelöljük. A fizika a nyíl irányát a +Q próbatöltésre vonatkoztatja, és így jelöli.

5. ábra. Mivel a Tértechnológiában főszerepet a negatív töltés játssza, ezért célszerűnek tartottam, hogy a próbatöltés negatív legyen, és az arra ható hatásirányt jelöljem a nyíllal. Ez megkönnyítette a munkámat. A továbbiakban így jelölöm, és így használom a nyíl irányt.

6. ábra. E nemcsak a töltésre hat, hanem hat az erőtérben lévő vezető test atomjainak elektron rendszerére, pályájára is. Deformálja, torzítja, polarizálja, és ha erős a hatás, akkor ionizálja is, azaz töltés megosztást végez rajta. Elektromos erőtér az anyag része, az anyag örök tulajdonsága. Az anyag és energia elválaszthatatlan egymástól. Az anyag elektromos erőtere E nem semmisíthető meg, csak közömbösíteni lehet a hatását. Pl. a semleges atomnál, vagy a 7. ábra szerinti esetnél.

951

7. ábra. Csak a gömb elektromos erőtere határozható meg a Coulomb féle képlettel (szimmetrikussága miatt), a különböző geometria felületekkel rendelkező vezető testnél azonban már nem használható. Ennek a tengely szimmetrikus forgástestnek a E-je már csak kis szakaszokra bontva számítható.  = U / 4 * pi * R. Az  ismeretére azért van szükség, mert a vizsgált pont közelében lévő Q töltések erősen befolyásolják az erőteret.

8. ábra. Ha a töltéssel rendelkező test gömb, akkor az erőtere is gömb szimmetrikus. De ha egy kis fémgolyót teszünk hozzá, akkor a golyó erősen megváltoztatja az erőteret.

9. ábra. Hasonló módon megváltozik a 8. ábra szerinti erőtér, ha az összekötő huzalt elvesszük, és a csúcs szabadon van, ugyanis az eddig egyensúlyban lévő oldalnyomások kiegyenlítetlenül maradnak. Emiatt erősödik a csúcs Q-ja és az Ecs. Az erőtéri erők vektoriálisan összegeződnek, és egymást keresztezhetik, hatásromlás nélkül.

952

10. ábra.

6. Elektromos nyomás Ha két azonos töltésű és feszültségű fémlemezt egymás mellé helyezünk, akkor a belső felületeken nincs töltés, pedig a két lemez között nincs elektromos erőtér.

11. ábra. E=0. Kérdés: Miért nincs a belső felületen töltés, hiszen az is feszültség alatt van? Mi hajtja le a felületről a töltést, ha nincs ott elektromos erőtér? Ha nincs erőtér, akkor kell lenni valamilyen más hatásnak. Elgondolásom szerint van erőhatás, és az nem származhat máshonnan, mint a szembe lévő töltésektől. Ez az erő a belső felületre hat és a felületen oszlik el. Szilárdságtanban a felület egységre jutó erőt nyomásnak nevezzük és jele p. p = F/f Mivel itt a hatóerő elektromos természetű, ezért ezt értelmezhetjük és nevezhetjük elektromos nyomásnak, és jelöljük ep-vel. ep = F/f. Már az elektromos feszültség értelmezésénél is szerepel ez az elektromos nyomás fogalom. Ott a felületi töltéssűrűség erőhatását értelmeztük elektromos nyomásnak. (4. pontban), amely létrehozza az elektromos feszültséget, U-t. Ezek szerint a felületi töltéssűrűséget helyettesíteni tudja az idegen töltéstől származó erő, az ep. Ezért tud a felület töltés nélkül lenni. Nyomást kell feltételezni, mert a gyakorlatba a Q sohasem pontszerűen létezik, hanem felületen. Csak az egyetlen elektron létezik pontszerűen.

953

12. ábra. F = k * (Q1 * Q2) / r2. Ha az F erő 1 cm2 felületre hat, akkor p = F.

 = Q/f, p = F/f. Ebből egyértelműen látszik, hogy az  nyomás hatású és egymást helyettesíteni tudják. Úgy az , mint az ep egyensúlyt tart a test belső feszültségével, belső nyomásával. Ha a külső erőhatás ep nagyobb, mint a belső nyomás (U), akkor az erősebb legyőzi a gyengébbet, és töltésmegosztást hoz létre a megtámadott felületen. Azaz a külső nyomás elektront űz ki a fématomból és így létrejön az ION+, mely + töltésként viselkedik.

13. ábra. A 2 jelű test vékony lemez, csak a töltések feltüntethetősége miatt jelölöm vastagnak. Mint tudjuk, az elektron a test felületén van, az ION+ az anyagban van. Elektromos töltésmegosztás csak akkor lehetséges, ha az elektromos nyomás ep > U2. Egyensúly esetén töltésmentes az erőhatás alatt lévő felület.

7. Reakció töltés Előbbi részből tudjuk, hogyha a szemben lévő töltéssel rendelkező testek erőterei nem egyforma erősek, akkor az erősebb legyőzi a gyengébbet, és töltés megosztást végez rajta.

14. ábra.

954

Az 1-es jelű testet itt is azért jelölöm vastagnak, hogy a kétféle töltést jelölni lehessen. Kezdetben E2>E1 (ezét van töltésmegosztás) E2 - E1 = E. Ha létrejött a töltésmegosztás, akkor a kialakult erőterek egyensúlyban vannak, és a E = 0. Ugyanis a E belső erővé válik a két test közötti térben, ahol a -Q = +Q. Egy vezető testen csak akkor jön létre töltésmegosztás, ha a támadó nyomás nagyobb a megtámadott test feszültségétől, azaz a belső elektromos nyomástól. Észre kell venni, hogy az 1 jelű testen kétféle előjel van feltüntetve. (-,+) Hogyan lehetne egy testen különböző előjelű töltés? Foglalkozzunk ezzel az ellentmondással. Mint tudjuk, a +Q szabadon oszlik el a vezető testen, és ha elektronhoz jut, akkor semlegesítődik, azaz megszűnik a + jellege. A +Q ION+-ból, azaz fém ionokból áll. Töltés megosztáskor is ION+ keletkezik a megtámadott felületen. Azonban a kétféle töltés nem azonos viselkedésű, nem azonos tulajdonságú. Megosztáskor létrejött ION+ (+Q) erősen helyhez kötött, nincs mozgás szabadsága. Ott marad, ahol a megosztást létrehozó -E létrehozta, és ott is tartja. Elektronok sem tudják közömbösíteni, mert csak a támadási irányból érkezhet oda elektron, de a beérkezéskor az is kitaszítódik a test felületére. Ez a (+Q) addig létezik, amíg a létrehozó erő megvan. Bizonyító példa, ha a földeléssel ellátott vezető testet -E erőtér hatása alá helyezzük, akkor a megosztási -Q töltések a földbe távoznak.

15. ábra. A földelt test feszültségmentes, azaz U = 0. A megosztási +Q ekkor is ott van, és ott is marad a megtámadott felületen. Hiába van földelés, a föld felöl nem érkezhet elektron a +Q-hoz. Ez az állapot megváltozik, ha először megszüntetjük a földelést, és ezt követően megszüntetjük a megosztást létrehozó erőteret (-E). Ekkor az eddig rögzített +Q kötöttsége megszűnik, szabadon szétoszlik a test felületén, és a test +U feszültségű lesz. Ez a pozitív feszültségi állapot már meg tud szűnni, ha elektronok érkeznek a testre. A két töltés között meglévő erős eltérő hatások miatt célszerű megkülönböztetni őket. Én a reakciótöltés elnevezést adtam a megosztási +Q-nak, és azt #Q-val jelölöm. Ezt meg kellett tennem, mert a tértechnológiában nagy szerepe van és gyakran találkozunk vele. Egyébként sem lehet egy feszültség alatt lévő testre (+ és -) előjelet tenni. Ez a megkülönböztetés fontos. Enélkül nem lehet 955

az erőteret tervezni, zűrzavar lenne belőle. Ezek után értelemszerűen van #Q, #E, #, #f, #ep. #ep elektromos szíváshatású, azaz a #f egy belépő hely, nyílás az elektronok számára.

8. Erőtérpáros Egyensúly esetén még nincs erőtérpáros, mert nincs töltés megosztás.

16. ábra. Ha az egyik erőtér nagyobb mint a másik, akkor már létrejön a két test között a E és létrejön a töltésmegosztás.

17. ábra. E példánál csak a két test közötti erőtérrel foglalkozunk. Ha ebbe a belső térbe elektront helyezünk, vagy ION- -t, akkor a -E1 a 2-es test felé taszítja, a #E pedig 2-es test felé húzza. Amint látható, a két test közötti térben egy erőtérpáros keletkezett (-E1 #E), melyek egy irányba mozgatják az elektront, azaz egy irányban dolgoznak. Ez a jelenség szokatlan. Ugyanis az eddigi gyakorlatban a reakcióhatás mindég az akció erő ellen dolgozott. Az ábra szerinti erők és hatások csak akkor jönnek létre, ha az U1 > U2. Ilyen feszültségi viszonyok között az erőtérpáros nem használható tartósan munkavégzésre, mert hamar létrejön az egyensúly. Létre kell hozni azt a helyzetet, hogy a kisebb feszültségű test erőtere hozzon létre erőtérpárost. Ez elérhető, ha az 1-es jelű testet csúccsal látjuk el.

956

18. ábra. Ez által annyira megerősödik a csúcsnál az erőtér, hogy képes legyőzni a 2-es jelű test feszültségét, belső elektromos nyomását, még ha nagyobb is az. Így is létrejön egy erőtérpáros, mely egy miniatűr elektromos generátor, ha elektromos töltést viszünk az erőtérbe. A 18. ábrát szemléltetés végett húzom szét, hogy az erőtéri hatásokat be lehessen jelölni. Egyébként a csúcsnak közel kell lenni a 2-es test felületéhez, hogy erős hatás jöjjön létre. Erős hatást nagy U1 feszültséggel lehet elérni. A nagy feszültség azért szükséges, hogy a csúcs ionizálni legyen képes a gázokat. ION--ra van szükség. Nagy erők esetén képes téremissió is létrejönni. Nem kell sajnálni a nagy U1 megadását, mert megéri. Egyébként is hozzá szoktunk már a magas paraméter értékekhez, hogy munkavégzés történjen. Pl. Ilyen a gőzenergia, a robbanó motorok, gázturbinás hajtóművek magas hőmérséklete. Ezek sem működnek alacsony hőmérsékleten. A jelenlegi energia előállításnál a nagy hőmérsékletek, nagy hőveszteségeket eredményeznek. Ezért rossz a hatásfok. Tértechnológiában az U nem okoz veszteséget. A működéshez szükséges feszültség könnyen előállítható. Az U1 és U2 feszültség különbsége U = U2 - U1 ad felhasználható energiát. A nagy feszültségek szülik a U feszültséget. Munkát az erőtérpáros, illetve az erőtérben lévő erők végzik. A #Q létrehoz egy elektromos erőteret. #E, amely mint hasznos erő szerepel, mert részt vesz a munkavégzésben. Életünk során a reakció erő mindig ellenünk dolgozott, most pedig hasznos munkát végez. Hát nem rendes? Munkavégzés az erőterekben történik, ezért nevezem tértechnológiának. Itt van szükség az erőhatásoknak nyomásként való értelmezésére, kezelésére, mert csak így érthetjük meg a lejátszódó folyamatokat. Ugyanis nem mondható, hogy a kisebb U1 legyőzi a nagyobb U2-t. Itt a csúcs erőhatása Ecs győzi le az U2-t, illetve a 2-es jelű test belső elektromos nyomását. Az epcs = #ep + ep2, #ep = epcs - ep2. A nyomási erőt 1 cm2 felületre vonatkoztatjuk. Látni kell, hogy itt még ettől is kisebb felületek a szereplők. Pici, kicsi, f felületek kapják az erőhatást, ezért ep jön létre. ep = Fcs / f. Ezt inkább már szúrásnak kellene nevezni, de a szúrást matematikailag nem tudjuk kezelni.

957

Erőtérpárosról beszélünk, de azért látni kell, hogy az erőtérben erők végzik a munkát. Ha az erő elmozdulást hoz létre, ott munkavégzés van. A munka energiaként is értelmezhető, mert azonos nagyságúak és egyenértékűek. Mind a kettő mennyiségi meghatározó. Itt vagyok nagy zavarban, mert az erőtérben az erők által energia jön létre, azaz energia termelődik. Miközben a munkát végző erő megmarad, sőt örök, mert nem csökken a hatása. Az elektromos töltést hordozó anyag örök, mert megsemmisíthetetlen. Ez örökké képes munkavégzésre? Energiatermelésre? Az anyag energiát termel??? Még a kérdés is merész! Hogy mit kapok én ezért a megbocsájthatatlan feltételezésért. Lehetne nevezni az eljárást szelíd atomenergiának is, mivel az elemi töltéshordozók az atom részei. Amikor az atom semleges állapotban van, akkor a benne lévő ellenkező előjelű töltéshordozók közömbösítik egymás hatását, és belső erőként vannak az atomban. Ha kiemelünk egy elektront, akkor kilép az atomból egy kölcsönhatás is, egy erőpár. Az atomban maradó proton bentről fejti ki a hatását. Ő nem tud a magból kilépni. Ezért az erő és az energia az atomhoz kötött, és az atomtól származik. Az atom az energia forrása. Ezért, nevezhetnénk atomenergiának is. Nem akarom az atomenergia megnevezést használni, mert ettől a szótól már félnek az emberek. Ebben a technológiában nincs atombomlás, csak ionizálás. Ez csak kis erőket jelent, és nincs romboló hatás. Teljesen szelíd, ellenőrzés alatt tartható folyamat. Ezek az erők jelenleg is megvannak az elektromos berendezéseinkben, és alkatrészeinkben, pl. a kondenzátorokban, rezgőkörökben, stb…

9. Belsőtér vizsgálat A test belső terére, belső felületére a külső elektromos erőterek nem hatnak, ezért ott az E = 0. Hatással van viszont a testen lévő elektromos töltés. Ugyanis a felületen lévő elektronok a tér minden irányában hatnak, így a belső üreg felületére is.

958

19. ábra. Fe = k * (Q1 * e) / r2. Belső térben a Coulomb képlet nem használható. Két elektron egymásra hatásából keletkező erő Fe = k * (e * e) / r2. Ha a külső felületen k a töltéssűrűség, akkor a belső felületen is ugyanennyinek kellene lenni, k = b . Mivel a belső felületen nincs töltés, ezért arra kell gondolni, hogy a belső felületről hiányzó b elektromos nyomását a szemben lévő, külső felületi töltések erőhatása helyettesíti. Tehát a külső felületen lévő töltések a belső 1 cm2 felületére olyan nyomást szolgáltat, amely egyensúlyt képes tartani a feszültségnek megfelelő belső nyomással. Ha a belső felületről elvisszük a vizsgált pontot, akkor a felületen lévő Q minden elektronja hat a vizsgált pontra és ott ezek az erők egyensúlyban vannak. Ez érvényes a belső tér minden pontjára és feltételezhető, hogy a belső tér homogén nyomással rendelkezik. A belső térbe behelyezett töltött testről a belső térnyomás hajtja ki a töltést a befogadó test (pohár) külső felületére és növeli annak feszültségét. A pohár töltésének és feszültségének növekedése erősíti a pohár belső terének nyomását, ezáltal együtt erősödnek, egymást erősítik. Észre kell venni, hogy a külső felületi töltés Q erőhatása végzi a munkát a folyamat során és hoz létre energiát. Ezen értelmezéssel magyarázható az I. jelű pohárkísérlet feszültség növekedése, azaz potenciális energia növekedése. A fémpohár belülről táplálkozik, belülről növeli töltését és feszültségét. Belülről építkezik és erősödik.

10. Erőterek felhasználhatósága A 8-as pontban felismert effektus lehetőséget ad az elektromos energia közvetlen létrehozás módjára. Ugyanis, különböző megoldásokkal, pl.: csúcs, vagy éles él alkalmazásával elérhető, hogy a kisebb feszültségű 1-es jelű test csúcsának erőhatása legyőzi a nagyobb feszültségű 2-es jelű test erőterét, belső elektromos nyomását, feszültségét. A csúcs elektromos nyomása, az epcs behatol a 2-es jelű testbe, és ott létrehoz #Q, #h, #f, #ep értékeket.

959

20. ábra. Ezzel a megoldással létrejön a két test között egy erőtérpáros, mely képes munkavégzésre. Az erőtérpáros által végzett munka a 2-es jelű test potenciális energiáját növeli, U2-t, U2 - U1 = U. Ez a potenciálnövekedés felhasználható munkavégzésre. Sőt folyamatossá tehető, csak össze kell kötni egy fogyasztó beiktatásával az 1 és 2 jelű testet. Így az 1-ről 2-es testbe átment Q visszajut az eredeti helyére, az 1-es testbe. Ez a folyamat tartós, mert a U automatikusan és folyamatosan keletkezik.

21. ábra. Hogy a csúcs erőtere ionizálni tudja a gázokat, ahhoz nagy értékű U1-kell. Ugyanis itt a csúcsnak erős az erőtere, és a -Ecs csak ION--ot tud létrehozni, de ION- létrehozásához nagy feszültség kell. Légköri nyomáson ez 2000 V. Ez az érték szabadon (önállóan) álló test esetén érvényes. Ha csúcs előtt #Q, ill. #f, #ep van, az vonzó hatásával erősen lecsökkenti a szükséges U1 értéket. Az U1 érték csökkentésére többféle lehetőség van. A viszonylag nagy U1 csak a rendszeren belül van. Mint ahogyan a TV készülékben a képcsőhöz szükséges nagy feszültség kb.: 15 000V. A készüléktől a fogyasztó a megszokott 220 V-on kapja a villamos energiát. A vázolt séma (kapcsolási rajz) csak az elektrosztatikus effektus bemutatására készült. A komplett berendezés bonyolultabb.

960

11. Erősítőcső Mivel már ismerjük a tértechnológia fizikai törvényének egy részét, foglalkozhatunk a megismert effektus felhasználásával. Szükség van egy olyan alkatrészre, amely a kis feszültségből nagyobbat csinál. Így létrejön U = U2 - U1, amely által felhasználható energiát kapunk. A feladat megoldásához felhasználható a 8-as részben megismert erőtérpáros. Az erőtérpárost fémpohárba kell helyezni, ahol sokat egymásmellé csatasorba állítva nagyobb teljesítményt kapunk. Azért is kell a csúcsot, vagy éles élt alkalmazni, mert a kiegyenlítetlen elektromos oldalnyomás segíti az elektron csúcsról való átmenetelét. Ha a fémpohár belső felületén nincs csúcs, akkor csak a külső felületen van töltés, és a pohár belső terében az ep homogén. Hiába helyezünk bele vezető testet, nem jön rajta létre töltésmegosztás, azaz a pohár feszültségétől nagyobb feszültség. Ha belső felületre csúcsokat helyezünk, akkor a belső térben is lesz Q, a csúcsok hegyén elhelyezkedve. Azért lehet a csúcson töltés, mert az erőtere legyőzi a belsőtéri nyomást. A csúcs segítségével növelhető a belső tér nyomása, mely már nagyobb, mint a pohár feszültségének megfelelő nyomás. Ebbe az erőtérbe behelyezett vezető testen már létrejön töltésmegosztás és lesz rajta #Q, #f, #ep, így már létrejöhet nagyobb U2. Az erőtérpáros juttatja az elektront a feszültséggel rendelkező vezető testre. Az erőtérpáros nélkül a töltéssel rendelkező test elektromos erőtere eltaszítja az elektront.

22. ábra. Ha #E képes a nemes gázokat ION+-szá tenni, akkor megjelenik a töltést hordozó és lesz töltésátmenet a csúcsról a 2-es jelű testre. Legkönnyebben ionizálható az (Xe, és Kr) jelű nemesgázok. Kiss torr nyomás esetén, már viszonylag kis U1-nél is van töltésátmenetel. Itt a ritka gázsűrűség miatt kicsi a teljesítmény. A teljesítmény növelése érdekébe sűrűbb gázzal kell dolgozni. A sűrűbb gázhoz nagyobb feszültség kell. Mivel az erőtérpárosnál a csúcs erőtere az erősebb, ezért az ION- létrehozására is van lehetőség. Légköri nyomáson 2000 V-nál ionizálja a negatív töltésű csúcs a levegőt. Ezt a feszültséget esetünkben csökkenti a csúccsal szemben lévő

961

#Q megosztási töltés szívó hatása. Az U1 feszültség csökkentésére több megoldási lehetőség van. Elképzelhető olyan erőtérpáros, amikor a csúcsról téremisszióval is átjutnak az elektronok. Erősítőcső a komplett berendezés legfontosabb alkatrésze, mert ezáltal kezdődik meg az energialétrehozási folyamat. Nevezzük el erősítőcsőnek és legyen a jele a következő:

23. ábra. Az erősítőcsőbe olyan gázt kell alkalmazni, amelyik ION--á tehető. Erre legalkalmasabbnak tartom a (N2) nitrogéngáz molekulát. Az erősítőcső által létrehozott energiát kondenzátorba lehet tölteni, tárolni.

24. ábra. Megoldást nyújt az is, ha a 2-es jelű test van kívül, de ekkor az 1-es jelű test csúcsain kisebb a csúcshatás, mert a belső tér nyomása csökkenti a csúcs töltését. Ezzel az elrendezéssel nagyobb feszültséggel érjük el ugyanazt a teljesítményt. Előnye viszont a könnyebb hőleadás, hűtés, ha esetleg melegszik a cső.

12. kicsatolócső Hogy az erősítőcső által a kondenzátorba bekötött energiából venni tudjunk ki energiát, ahhoz egy kicsatoló cső szükséges, amely a Glimmlámpához hasonlóan működik. Itt is van Ugy (gyújtási feszültség) és Uki (kikapcsolási feszültség). Bekapcsol az Ugy-nél és kikapcsol az Uki-nél.

962

25. ábra. Tehát, ha a kondenzátor eléri az Ugy értéket, akkor nyit, és ha lecsökken Uki értékre, akkor lezár. Az erősítőcsőnek az Ugy-nél nagyobb feszültséget kell tudni létrehozni, hogy az energia kivétel mindenképpen megkezdődjön. A kisütőcső által létrejön egy ciklikusság. A cső annál nagyobb teljesítményű, minél nagyobb az Ugy - Uki = U és minél nagyobb a frekvencia (Hz). Tehát a kisütőcső limitált feszültségekkel üzemel. A kisütőcsőnél is az erőtérpárost kell alkalmazni, és úgy kell az alkatrészt kialakítani, hogy az U1 értéktől nagyobb legyen az Ugy és Uki. Ezt az által érjük el, hogy a leadó csúcs a belső testen legyen és a felvevő 2-es jelű test a külső legyen.

26. ábra. Ugyanis ekkor a belső tér ep-je erősebb és emiatt a leadó csúcsnak nagyobb térnyomást kell legyőzni, azaz kisebb lesz az Ecs értéke. Mivel gyengébb lett a csúcs erőtere, ezért nagyobb Ugy kell, hogy működjön a cső. Az Ugy növelésének a másik módja a csúcs és a felvevő felület közötti távolság növelése. Erősítőcsőnél az a cél, hogy kis U1 értéknél működni kezdjen, a kisütőcsőnél pedig az a cél, hogy nagy legyen az Ugy, mert így lesz nagy a U = Ugy-U1.

963

Az Ecs értéket lehet módosítani a csúcsok egymástól való távolság változtatásával is, sűrűbb, ritkább fogazással. A kisütőcsőnél, azért is kívül kell lenni az energiát felvevő testnek, hogy melegedés esetén legyen hűtési lehetőség. A kisütőcső rövid idő alatt adja le az átvezetett energiát, ezért melegedésre lehet számítani. A kisütőcső diagramja:

27. ábra.

13. A berendezés elvi vázlata. Erősítőcső és kisütőcső beillesztése a rendszerbe.

964

28. ábra. A C2, C3, C4 kondenzátorból csak akkor tud energia távozni, ha a feszültsége elérte a kisütőcső Ugy értékét, és csak Uki-ig tud kisülni. A kisülési cső teszi a rendszert dinamikussá. Dinamikusságra azért van szükség, hogy az elektromosság mágneses hatását is fel lehessen használni energianyerésre. Ugyanis az elektromágneses erőtér is energiafokozó lehet a kikapcsolási indukció által. Első feladat a C1 kondenzátor telep létrehozása. Ennek nagy kapacitásúnak kell lenni, hogy töltés kivételkor ne csökkenjen erősen az U1 értéke. Ebből az energiaforrásból (C1 telep) kapott U1 feszültséget T1 jelű erősítőcső felerősíti U2 értékre. Ha U2 eléri a K1 kisütőcső Ugy értékét, akkor megkezdődik az energia kivétel. K1 csövön átment Q töltés az L1 indukciós tekercsben mágneses erőteret hoz létre, mely a K1 cső lezárásakor kikapcsolási indukciót hoz létre. A kikapcsolási indukció töltésszívó hatású. Töltésszívás az egyenirányítón át a C1 telepből történik és ezt is a C3ba tölti. Célszerű mennél több töltést bejuttatni a rendszerbe, hogy erősödjön a teljesítmény. Amint látható, nem csak a sztatikus üzemű T1 erősítő hoz létre energiát, hanem az indukciós tekercsek elektromágnesessége is felhasználható erre a célra. Az indukciós tekercs szívhatna töltést a földből is, de akkor kötve lennénk a földhöz. A telepből szívatva nagyobb mennyiségű töltés jut a rendszerbe. Mint látható, az egymás után következő fokozatok egyre erősebbek. Minden fokozat a következőt táplálja. A fokozatok erősödnek, de a frekvenciájuk csökken. A fokozatok Hz értéke a fokozat 965

kondenzátorától függ. Minél hosszabb idő alatt töltődik fel, annál hosszabb a ciklus idő és kisebb a frekvencia. Az első fokozat frekvenciája a T1 erősítőcső teljesítményétől és a C2 kondenzátortól függ. Minél rövidebb idő alatt tölti fel a C2 kondenzátort, annál nagyobb a Hz. A C2 feltöltését lehet több T1 erősítőcső párhuzamos kapcsolásával végezni. Nem zavarják egymást a párhuzamos üzemben. Feszültség növelés végett a T1 csöveket lehet sorba kötni, mert a fezsülség növelés minden feszültség értéknél lehetséges, mivel a működése elektromos erőtér különbségen alapszik. Az indukciós tekercsek induktivitási értékét a fokozati Hz-nek megfelelően kell megválasztani. A rendszerből energiát kivenni csak transzformátorral szabad, hogy a primer tekercsen áthaladó töltés a C1 telepbe visszakerüljön. Különben a rendszer töltése kiszökik a fogyasztón keresztül. Az előbbi kapcsolási rajz szerinti berendezést gazdagítani lehet az alábbi rajz szerint.

29. ábra. Itt a T2 jelű erősítőcső növeli a C1 telep töltését és U1 értékét. Ugyanis amikor a C2-ből energia kivétel van, akkor a jobb oldali részében elektron szívás van és ekkor a földből Q töltés érkezik, mely a C2 feszültség növekedésekor a T2-t a C1-be töltődik. A T1 folyamatos üzemű, de a T2 szakaszos. Energia kivételkor pihen. Az erősítő csövek csak egyirányú áramlást hoznak létre. Uki feszültségszint alatt tökéletesen záró tulajdonságú. Az eddig leírtak csak az elvi megoldásokkal foglalkoznak. A részletek finomítását kerültem, hogy az áttekintés és az elvi megértés könnyebb legyen.

Utószó 966

Ezzel kijött a szellem a palackból és visszazárni nem lehet. Legyen segítségünkre és hasznunkra. Hogy ez az energia mennél hamarább az emberiség rendelkezésére álljon, társadalmi segítségre, nyomásra lesz szükség. Civil szervezeteknek, környezetvédőknek és haladásért küzdő pártoknak lesz szép feladat e technológia használatba vételének szorgalmazása. E technológiával komoly környezetvédelmi lehetőség áll rendelkezésünkre. Remélem, felismerik hasznosságát, fontosságát, és az ezzel elérhető lehetőségeket. Kívánok a munkájukhoz szívós kitartást és jó egészséget.

967

Az éter hangstimulációja

Dan A. Davidson © 1996

Bevezetés: Megkérdeztem a barátomat, Jerry Deckert, mit gondol, vajon érdekelné a Keelynet olvasóit ennek a cikknek a témája - az eredménye ez a kis írás. Az egyik legérdekesebb kérdés, mely a John E. Keely-vel foglalkozó kutatásaim legelejétől nyugtalanított, az az, hogy hogyan tudott Keely gravitációs hatásokat és különböző nukleáris energiával kapcsolatos dolgokat produkálni a hangrezgésekkel. A bámulatos felfedezéseinek sokéves tanulmányozása után végül is sikerült ezt megértenem. Ez az írás az 50-es évek végén végzett következtetéseim elméleti aspektusát tárgyalja. Ez ma már teljesen elfogadható azok számára, akik valóban érdeklődnek az antigravitáció, ingyenenergia, sonoluminesence (hang által keltett fény) és a hidegfúzió iránt. Felteheted a kérdést "Hidegfúzió?" - igen, ott is használják a hangot az energia-előállítás javítására.

Csak a tényeket, kérem: A hang hullámhossza - A Nukleáris mágneses rezonancia (NMR) az atommagot mikrohullámmal, lézerrel, fénnyel rezegteti meg, de ezek mind elektromágneses természetűek és a hullámhosszuk az atomi részecskék tartományába esik. De hogyan tudja a hang megrezegtetni az atommagot nem koncentrált tömegként (nem egy anyagtömbként), hanem hangrezonátorként? Ha megvizsgáljuk a hang hullámhosszát különböző közegben, arra a bámulatos következtetésre juthatunk, hogy az a nukleáris mágneses rezonancia (NMR) hullámhosszának tartományában is eshet. Az NMR a proton forgásán alapszik, mely kis mágneses nyomatékot hoz létre. Az alábbi táblázatból nyilvánvalóvá válik, hogy éppen ez történik. Ami miatt ez így van, az az, hogy a hang SEBESSÉGE sokkal kisebb, mint az elektromágneses hullámé, ezért (a mikrohullámmal és a fényhullámokkal összehasonlítva) egy viszonylag alacsony frekvencia nem jut messzire, mialatt egy teljes ciklust végez, és ez a távolság a proton forgásának rezonanciafrekvencia tartományába esik. Így könnyű belátni, hogy a hang szintén REZONÁLHAT az atomi szinten, ha a frekvenciákat figyelembe vesszük.

968

Le Víz Ac veg

él

ő

Ha 331144479 ngs -

1- 0-

ebe 344172499 ssé

4 0

g (m/ s)

Átl 338158489 ago

3 0.5

s Ha ngs ebe ssé g (m/ s)

Ha 0.3 1.5 4.8 ng 38 83 905 Hul lám hos sza (m) 1 KH znél

969

Ha 0.0 0.0 0.1 ng 084395222 Hul5

75 625

lám hos sza (m) 40 KH znél

Ha 0.0 0.0 0.0 ng 006031097 Hul76 66 81 lám hos sza (m) 500 KH znél

Fén yse bes ség = 2.9 9 * 10^ 8 m/s

970

N M R Hul lám hos sz (60 M Hz) = 5 m

1. Táblázat. A hangsebesség és a Nukleáris Mágneses Rezonancia összehasonlítása

Az atommag és az éter - Ma már jól megalapozott tény, hogy a nullapont energia (NPE) (más néven az éter, de azok, akik túlságosan zavarba jönnek vagy buták ahhoz, hogy ezt elismerjék, az éter szót nem akarják használni) aktív kölcsönhatásban van az atommaggal. Ha ezt még nem értette volna meg valaki: az atommag közvetlen kapcsolatban van az éteri mezővel. Az éter állandóan be- és kifolyik az atommag(ba)ból. Az atommag egy csodálatos táncot jár, jön-megy, vibrál és pörög, miközben magába szippantja, majd pedig kilövelli a szomszédságában lévő étert.

Az elmélet: Az atommag és a hang - Ha most ezt a két apró tényt összeillesztjük és olyan hanghullámot gerjesztünk, ami egy atommaggal rezonál, akkor a hang elméletileg meg tudja rezegtetni az atommagot. Tehát, ha a hang egyszerűen csak megrázza az összes atomot úgy, hogy a teljes anyagtömeget rezegteti, ez csak rázkódást eredményez. Ha viszont az anyagban állóhullámot generálunk, akkor az anyagra - és így az atommagra (és valószínűleg az atommagban lévő protonok pörgési sebességére) - hangnyomást gyakorolhatunk. Ez a nyomás egy "leheletnyire" összenyomja az atommagokat, ami természetesen megváltoztatja az atommagba beáramló és azzal rezonáló éterfolyamot. Elméletileg tehát az anyagban és annak közelében lévő étert is stimuláljuk az 971

állóhullámokkal, és íme, az anyagot körülvevő éterben is állóhullámot hoztunk létre. A hang által létrehozott állóhullám így vezérli a helyi éteri mezőt. Gravitációszabályozás - Egy adott tömegnek, atomnak, vagy bárminek a súlya annak az éternek a függvénye, amely be- és kiáramlik a tömeg(be)ből. (Még egy kis elmélet, ha még nem hiszel nekem.) Ha a helyi éter nyomását vagy az anyagba (tehát atommagba) beáramló és onnan kiáramló éter mennyiségét megváltoztatjuk, akkor meg tudjuk változtatni az anyag súlyát. Elméletileg, ha állóhullámot hozunk lére egy adott tömegben és annak atommagjai az állóhullámokkal rezonálnak, akkor szupergravitáció (nehezedés) vagy antigravitáció (könnyebbedés) jön létre. Ha az éterfolyam a protonok (és valószínűleg a neutronok, mivel a kettő majdnem ugyanaz) pörgési sebességének függvénye, akkor a pörgési sebesség megváltoztatásával az atommagba befolyó éter mennyiségét is megváltoztathatjuk. Étereződés - A tömeg teljes visszaalakítását éterré étereződésnek nevezzük. Ez nem dezintegrálódás, ahogy az apám szokta mondani, mikor még nyolcéves koromban vitáztunk ezen, hanem étereződés. Ez az, amit Keely csinált, mikor étergőzt hozott létre. A dezintegrálódás egyszerűen csak az anyag kisebb részekre bontását jelenti, miközben az atomi struktúra érintetlen marad. De térjünk vissza az elmélethez - ha megállítjuk egy adott atommagban az éterfolyamot, mi történik? A válasz - étereződik. Visszatér az energia hatalmas tengerébe, ahonnét származott. A proton és a neutron pörgési sebességének lelassítása végül is lerombolja az éterfolyamot olyan mértékben, hogy az atommag részecskéi (melyek tulajdonképpen éterörvények) többé nem tudnak fennmaradni. Példaként, ha leállítasz egy füstkarikát, az azonnal dezintegrálódik, mivel a füstkarika belsejében áramló levegő megáll. És mi történik, ha a vízben hozunk létre állóhullámokat a víz étereződési frekvenciáján (ez kb. 42.3 KHz és 42.8KHz között van)? A víz teljes tömege étergőzzé alakul, ahogy Keely nevezte ezt, és a víz végleg eltűnik. Olvasd el a következő könyvemet: "Energia: Áttörés az új ingyenenergia eszközök terén" (Energy: Breakthroughs to New Free Energy Devices) és meglátod, hogy ezt nem csak Keely tudta megtenni, hanem számos laboratóriumban is meg tudták ismételni ultrahang segítségével. Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod el.

Állóhullámok

972

Az

állóhullámokról

emlékszik

már

tanultunk

pontosan,

emlékezetfrissítésként

mi itt

a is

fizikaórán, az

az

bár

állóhullám.

összegyűjtöttem

pár

nem

mindenki

Ezért dolgot

gyors az

állóhullámokról.

A kifeszített objektumokban, mint például a húrban vagy légoszlopban keletkezett együttrezgést (rezonanciát) állóhullámoknak nevezzük. A különböző állóhullámok a visszaverődés (reflection) és az egymásra hatás (interferencia) kombinációjaként jönnek létre. Ennek az építő jellegű interferenciának az egyik fontos feltétele a kifeszített húrban, hogy a hullámok a visszaverődés során fázist váltsanak a húr végén. Így a közeg bizonyos területeken rezeg csak, s mivel nem nyilvánvaló az a tény, hogy ezek a rezgő részek folyamatosan terjedő hullámokból alakulnak ki, ezért hívják ezt a fajta rezgést "álló hullámoknak". A hullámok a csomópontokban és a csúcspontokban építő jellegű módon működnek együtt, ez okozza az állóhullámokat. A légoszlopokban kialakuló állóhullámoknak is vannak csomópontjai és a csúcspontjai, de a fázisváltást a légoszlopoknál külön kell tárgyalni. Az állóhullám fogalmát gyakran alkalmazzák a kifeszített rezgő objektumok egyfajta rezonáló módjánál. A rezonancia két, a közegben egymással ellentétes irányban terjedő hullám építő jellegű interferenciájaként alakul ki, de a vizuális hatása olyan, mintha a teljes rendszer egyszerű harmonikus módon mozogna. A következő ábrán a kifeszített húrban keletkezező állóhullám alapés második harmonikusát láthatjuk.

Levegő-kiszorítás és nyomás A légoszlopban kialakuló állóhullámok a levegő-kiszorítás révén jönnek létre. Úgy is el lehet képzelni őket, mint az oszlopban kialakuló eltérő nyomásokat. A levegő-kiszorítás csomópontja mindig a nyomás csúcspontja és viszont, mint ahogy az alábbi ábra is mutatja. A levegő a csomópont felé nyomódik és ebből a pontból kiindulva terjed szét, ami a maximális nyomást eredményezi. A rezonanciát légnyomás hullámokként elképzelve könnyebb megérteni, hogy a fúvós hangszereknek miért a fúvókájánál alakul ki a rezonancia csomópontja. Például a klarinét akusztikailag egy zártvégű, hengerformájú légoszlop, mivel a fúvóka a nyomás csúcspontjaként működik. Az oboánál a fúvóka közelében az egyik lyukat megnyitva egy felharmonikust hozunk

973

létre, mivel a nyomás csökkentésével ez a pont lesz a nyomás csomópontja, azaz a levegő-kiszorítás csúcspontja.

A fentebb olvasott rövid magyarázatot angol nyelven itt találod meg. Nagyon jó magyarnyelvű állóhullám bemutatót láthatsz itt és itt, ha pedig ezt a zip file-t letöltöd (amit egyébként innét vettem), akkor térbeli ábrákon is tanulmányozhatod az állóhullámokat.

Utolsó frissítés dátuma: 2004 április 05.

Az elektromágneses mező mint mozgatóerő

Az

itt

következő

leírás

Krasznopolszkij

szabadalmának

a

magyar

nyelvű fordítása. Krasznopolszkij kidolgozott egy módszert, amivel az

űrhajók

meghajtását

elektromágneses

mező

lehetne

megvalósítani

felhasználásával.

Ez

nem

a

teljes

váltakozó fordítás,

mivel egy és ugyanazon dolog többször is szerepel a szabadalomban, amiket nem fordítottam le többször. Van egy-két kisebb elírás is az eredeti szövegben, azokat kijavítva fordítottam le.

A szabadalom rövid leírása A szabadalmat az űrhajók meghajtásánál használhatjuk. Olyan térben, ahol nincs mire támaszkodni, az álló helyzetű induktorok (tekercsek) egymásra gyakorolt hatását lehet hasznosítani a mozgás létrehozására. Ehhez legalább két tekercsre van szükségünk, melyekbe kis fáziseltéréssel váltakozó áramot vezetünk, ezáltal hozva létre a mágneses mezőt. Az induktorok egymástól egy rögzített

974

távolságra vannak (L), mely távolság az áram frekvenciájától (N), az induktorok közötti maximális potenciálkülönbségtől (U), az induktorokat elválasztó térben terjedő mágneses mező sebességétől (V) és ennek a mezőnek az elektromos stabilitásától (Est) függ a következő összefüggés alapján: U : Est < L < V : 4N A fáziseltérés a váltóáram periódusidejének 23-27 %-a. Ez a módszer magas fokú biztonságot és az erők irányának könnyű megváltoztatását biztosítja.

A szabadalom részletes ismertetése A találmány célja az, hogy olyan térben is létre tudjunk hozni mozgató erőt, ahol nincs mire támaszkodni. Ezt a bevezetőben ismertetett módon két, egymástól rögzített távolságra lévő tekercs segítségével érhetjük el, melyekbe egymástól eltérő fázisú váltakozó áramot vezetünk. A működési elv a következő. Az azonos tengelyre (3) erősített két induktivitás (1 és 2) egymástól L távolságra van. Ezt mutatja az 1.ábra.

1.ábra. A rendszer két, ugyanazon tengelyen elhelyezett tekercsből áll A tekercseken átvezetett áram kölcsönható erőket hoz létre az egyik tekercs árama és a másik mágneses mezeje között. Az induktorok a rajtuk átfolyó áramok irányától függően taszítják vagy vonzzák egymást. Az első induktoron (1) átvezetett (I1) áramimpulzus gerjesztette mágneses mező a második induktorra t(L) = L : V idő múlva fejti ki a hatását. (lásd a 2.ábrát.)

2.ábra. A két tekercs egymásra hatása a rajtuk átvezetett állandó feszültségű áramimpulzusok függvényében

975

Ha ebben a t(L) időpontban elkezdünk (I2) áramot vezetni a második tekercsbe, akkor az 1. tekercs mezeje F1-2 erővel kezd hatni a 2. tekercsre, azaz vonzza magához a 2. tekercset. Ebben a t(L) időpillanatban, akárcsak az utolsó t(L) időszakban a 2. tekercs még nem fejt ki hatást az 1. tekercsre. Mivel az induktorok stabilan vannak rögzítve, ezért az egész rendszer mozgásba jön, a 2. tekercstől az 1. tekercs felé mozdulva el. Ennek a folyamatnak az N frekvenciájú periodikus ismétlése, ahol N <= 1:4t(L) (lásd a 2.ábrát), azért szükséges, hogy megakadályozzuk a 2. tekercsnek az 1.tekercsre való visszahatását. Ez egyenes vonalú haladómozgást eredményez. Ha az áramimpulzus időtartama t-vel meghaladja 2t(L)-t, akkor a 2. tekercs mezeje F2-1 erővel kezd hatni az 1. tekercsre, így a folyamat hatásfoka (2t(L) + t):2t(L)-lel csökken. Ha a 2t(L) időpillanatban az 1. tekercsen ellentétes irányú áramot vezetünk keresztül (lásd a 3.ábrát), akkor a 2t(L) időpillanattól kezdve a következő 2t(L) intervallumban a 2. tekercs mezeje már hatást fog gyakorolni az 1. tekercsre, azt taszítani fogja, tehát az 1. tekercsre ható F2-1 erő ugyanolyan irányú lesz, mint a 2. tekercsre ható F1-2 erő. Ebben az esetben ez az állandósult rendszer kétszer akkora erővel fog hatni.

3.ábra. A két tekercs egymásra hatása a rajtuk átvezetett váltakozó áram függvényében

Ezek az erők a következőképpen határozhatók meg: L = V : 4N ahol: 

L - az induktivitások közötti távolság



N - az áramimpulzusok frekvenciája, melyek fázisa a periódusidő 25%-ával tér el egymástól



V - az induktorokat elválasztó térben terjedő mágneses mező sebessége

Az L megnövelése a V:4N-hez képest ahhoz vezet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely végső soron a módszer hatásfokának csökkenését eredményezi. Ezen kívül az induktorok használata esetén, melyek

976

induktivitása csökken az L növelésével, az erők abszolút értéke is csökken. Ez célszerűtlenné teszi az induktorok közötti távolságok megnövelését. Az L lecsökkentése a V:4N-hez képest szintén ahhoz vezethet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely végső soron a módszer hatásfokának csökkenését eredményezheti. Ugyanakkor az induktorok használata esetén az induktivitás értéke, mely az 1:L vagy akár 1:L^2-nel arányosan változik, az induktorokra ható erő is megnövekszik, mely végső soron az eredő erők növekedéséhez vezet. Viszont mivel a tekercseken átfolyó áramok fázisai eltérnek egymástól, az induktorok közötti távolság U:Est arányú csökkentése elektromos túlterheléshez vezet, ami azt jelenti, hogy az L értéke túl kicsi sem lehet . Az áramimpulzusok fáziseltérésének növelése vagy csökkentése az optimális 25%-os értékhez képest szintén ahhoz vezet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely szintén a módszer hatásfokának csökkenését eredményezheti. A fáziseltérést a 23-27%-os tartományánál keskenyebb sávban tartani jelentős nehézségekbe ütközik, viszont ezen határok között a hatásfok nem romlik 1%-nál jobban. Szinusz hullámok esetén a rendszerre ható F erő egyenesen arányos sin(f1)-gyel és sin(f2)-vel. f1 = 2*Pi*N*L:V és f2 a fáziseltolás. A szögsebesség w=2*Pi*N. Ha a tényleges w' szögsebesség eltér a számolt w0=Pi*V:2L-től, akkor a rendszerre ható F erő a cos(Pi*w:2*w0) értékkel arányos, ahol w=w' - w0. Az induktorok száma meghaladhatja a kettőt, mindössze arra van szükség, hogy minden szomszédos induktor pár között a távolság L legyen, az áramimpulzusok közötti fáziseltérés pedig a 23-27%-os tartományban maradjon. Ha az induktorok között olyan anyagot használunk, melyben a mágneses mező terjedési sebessége V, mely kisebb C-nél (a fénysebességnél), akkor a szükséges frekvencia értéke C:V arányban csökkenhet. Tekercsekként közös tengelyre erősített elektromágneseket is használhatunk (vasmaggal vagy vasmag nélkül), párhuzamos, egyenes vezetékeket vagy akár (eltérítő rendszerrel ellátott) párhuzamos, töltött részecskesugarakat. Csak arra kell figyelni, hogy a távolság, a fáziseltérés és a frekvencia a fentebb említett viszonyok között maradjon.

977

1.példa. Induktorokként két jól rögzített, párhuzamos vezetéket használunk, melyek vákuumban helyezkednek el (ahol a mágneses mező terjedési sebessége egyenlő a fénysebességgel). A következő számítási példában azt vizsgáljuk meg, hogy a különböző paraméterek (az induktorok közötti L távolság, az áramok f fáziseltérése, a w szögsebesség és az N frekvencia) hogyan hatnak a hatásfokra. Az induktorok mérete és a tekercs hossza kisebb kell, hogy legyen, mint az induktorok közötti távolság. Tegyük fel, hogy az 1. tekercsben szinuszos áram folyik I1 = I0 * sin(t) mely a 2. tekercsben B1 = B0 * sin(w-f1) indukciót hoz létre, ahol 

B0 - az induktor konstrukciójának, az I0 áramnak és az induktorokat elválasztó közeg tulajdonságainak függvénye,



f1 - az indukció fáziseltérése, melyet az L távolság és a kölcsönhatás késése határoz meg.

Ha a 2. tekercsben folyó áram I2 = I0 * sin(wt-f2) ahol: 

f2- a meghatározott fáziseltérés

akkor az 1.tekercs közelében a létrehozott indukció B2 = B0 * sin[wt-(f1+f2)] Ebben az esetben az 1. tekercsnek 2. tekercsre kifejtett F1-2 ereje F1-2 = B1 * I2 = B0 * sin(wt-f1) * I0 *sin(wt-f2)

978

a 2. tekercsnek az 1. tekercsre kifejtett F2-1 ereje pedig F2-1 = - B2 * I1 = - B0 * sin[wt-(f1+f2)] * I0 *sin(wt) (A B2 értéke előtt lévő "-" jel a mező ellentétes irányát jelöli.) Tehát, a két induktorból álló rendszer eredő F ereje F = F1-2 + F2-1 vagy F = B0*I0*{sin(wt-f1)}*sin(wt-f2) + sin[wt-(f1+f2)]* sin(wt)} F = B0*I0*{(sin(wt)*cos(f1) - cos(wt)*sin(f1))*(sin(wt)*cos(f2) cos(wt)*sin(f2)

-

sin(wt)[sin(wt)*cos(f1+f2)

-

cos(wt)*sin(f1+f2)]} F = B0*I0*sin(f1)*sin(f2)*(sin^2(wt) + cos^2(wt) F = B0*I0*sin(f1)*sin(f2) Mivel f1 = 2*Pi:T, ahol: 

t(L) = L:V - azaz a késési idő



T = 1:N - a rezgés periódusideje

ezért f1 = 2*Pi*L*N:V és F a maximális erejét sin(f1) = sin(f2) = 1 vagy

979

f1 = f2 = Pi:2 esetén éri el. Vagyis 2*Pi*L*N:V = Pi:2 és L=4*N Ily módon a rendszerre ható eredő erő akkor lesz maximális, ha L = V:4N és f2 = Pi:2 Ha az egymástól L távolságra lévő induktorokba w' szögsebességű áramot vezetünk, mely eltér az optimális w0 értékétől és a fáziseltérés f2 = Pi:2 akkor I1 = I0 * sin(w't) B1 = B0 * sin(w't - f1) I2 = I0 * sin(w't - f2) = I0 * sin(w't - (Pi:2) ) = I0 * cos(w't) B2 = B0 * sin[w't - (f1+f2)] = B0 * sin[w't - (f1 + (Pi:2))] = -B0 * cos(w't-f1) Ez esetben a rendszerre ható eredő erő F = I0*B0*[(sin(w't)*cos(w't-f1)) - (cos(w't)*sin(w't-f1))] F = i0*B0*sin(f1) Mivel

980

f1 = 2*Pi*t(L):T'= w'*t(L) ahol w' = w0 + w ezért f1 = w'*t(L) = w0*t(L) + w*t(L) sin(f1) = sin[w0*t(L) + w*t(L)] Ha w0*t(L) = Pi:2 akkor sin(f1) = sin[w*t(L) + Pi:2] = cos(w*t(L)) = cos(Pi*w:2*w0) Így a w:w0 kis értékeinél cos(Pi*w:2*w0)~= 1 Ha például w:w0 = 0,05, akkor cos(Pi*w:2*w0)= 0,99 ami azt jelenti, hogy az áram frekvenciáinak elkerülhetetlen eltérései nem okoznak jelentős eltéréseket a mozgató erőben. Mivel a párhuzamos vezetékekben az indukció értéke 1:L-lel arányos, ezért ha a frekvencia 75 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték a vákuumban van és a köztük lévő távolság 1 m, akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő 4×10-9 N. Ez kétszerese annak az erőnek, amit ugyanilyen körülmények között kapnánk egyenáramot vezetve a vezetékekbe.

2.példa.

981

Ha az alkalmazott frekvencia 75 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték a vákuumban van és a köztük lévő távolság 0,001 m, akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő 6,3×10-9 N.

3.példa. Ha az alkalmazott frekvencia 28,3 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték 0,001 m vastagságú porcelánlemezzel van elválasztva (az induktorok között lévő maximális potenciálkülönbség 8 kV), akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő szintén 6,3×10-9 N. Ebben az esetben a vezetékek közötti távolság nagyobb, mint U:Est = 8 kV : 9000 kV/m = 0,00089 m (9000 kV/m - a porcelán elektromos stabilitása). Az áram frekvenciáját azért lehetett lecsökkenteni, mivel a mező terjedési sebessége 2,65-ször kisebb, mint a vákuumban.

Ez a találmány lehetővé teszi, hogy olyan térben, ahol nincs mire támaszkodni, tárgyakat, például egy űrhajót mozgásba hozzunk és megváltoztassuk azok orientációját. A jelenleg használt reaktív (rakéta) meghajtási módszerrel összehasonlítva ez a találmány jóval biztonságosabb és az erőhatás irányát is könnyebb megváltoztatni.

A szabadalmat orosz nyelven itt olvashatod el.

Érdemes

lenne

kísérleteket

végezni

Krasznopolszkij

módszerével.

Mint a példák mutatták, 1 A áramerősséggel nem tudtunk jelentős erőket

elérni,

próbálkoznánk

(a

de

ha

a

tekercs

szabadalomban

csak

menetszámának egy

növelésével

vezetékdarabbal

lettek

elvégezve a számítások), ezáltal növelve az erőhatásokat, akkor talán ésszerű áramerősség mellett már jelentősebb erőket tudnánk

982

kifejteni. Ha van hozzá kedved, próbálkozzál ezzel a módszerrel és ha bármilyen eredményt értél el, akkor azt mond el nekünk is.

983

Az elektromágneses mező mint mozgatóerő

Az

itt

következő

leírás

Krasznopolszkij

szabadalmának

a

magyar

nyelvű fordítása. Krasznopolszkij kidolgozott egy módszert, amivel az

űrhajók

meghajtását

elektromágneses

mező

lehetne

megvalósítani

felhasználásával.

Ez

nem

a

teljes

váltakozó fordítás,

mivel egy és ugyanazon dolog többször is szerepel a szabadalomban, amiket nem fordítottam le többször. Van egy-két kisebb elírás is az eredeti szövegben, azokat kijavítva fordítottam le.

A szabadalom rövid leírása A szabadalmat az űrhajók meghajtásánál használhatjuk. Olyan térben, ahol nincs mire támaszkodni, az álló helyzetű induktorok (tekercsek) egymásra gyakorolt hatását lehet hasznosítani a mozgás létrehozására. Ehhez legalább két tekercsre van szükségünk, melyekbe kis fáziseltéréssel váltakozó áramot vezetünk, ezáltal hozva létre a mágneses mezőt. Az induktorok egymástól egy rögzített távolságra vannak (L), mely távolság az áram frekvenciájától (N), az induktorok közötti maximális potenciálkülönbségtől (U), az induktorokat elválasztó térben terjedő mágneses mező sebességétől (V) és ennek a mezőnek az elektromos stabilitásától (Est) függ a következő összefüggés alapján: U : Est < L < V : 4N A fáziseltérés a váltóáram periódusidejének 23-27 %-a. Ez a módszer magas fokú biztonságot és az erők irányának könnyű megváltoztatását biztosítja.

A szabadalom részletes ismertetése A találmány célja az, hogy olyan térben is létre tudjunk hozni mozgató erőt, ahol nincs mire támaszkodni. Ezt a bevezetőben ismertetett módon két, egymástól rögzített távolságra lévő tekercs segítségével érhetjük el, melyekbe egymástól eltérő fázisú váltakozó áramot vezetünk. A működési elv a következő. 984

Az azonos tengelyre (3) erősített két induktivitás (1 és 2) egymástól L távolságra van. Ezt mutatja az 1.ábra.

1.ábra. A rendszer két, ugyanazon tengelyen elhelyezett tekercsből áll A tekercseken átvezetett áram kölcsönható erőket hoz létre az egyik tekercs árama és a másik mágneses mezeje között. Az induktorok a rajtuk átfolyó áramok irányától függően taszítják vagy vonzzák egymást. Az első induktoron (1) átvezetett (I1) áramimpulzus gerjesztette mágneses mező a második induktorra t(L) = L : V idő múlva fejti ki a hatását. (lásd a 2.ábrát.)

2.ábra. A két tekercs egymásra hatása a rajtuk átvezetett állandó feszültségű áramimpulzusok függvényében

Ha ebben a t(L) időpontban elkezdünk (I2) áramot vezetni a második tekercsbe, akkor az 1. tekercs mezeje F1-2 erővel kezd hatni a 2. tekercsre, azaz vonzza magához a 2. tekercset. Ebben a t(L) időpillanatban, akárcsak az utolsó t(L) időszakban a 2. tekercs még nem fejt ki hatást az 1. tekercsre. Mivel az induktorok stabilan vannak rögzítve, ezért az egész rendszer mozgásba jön, a 2. tekercstől az 1. tekercs felé mozdulva el. Ennek a folyamatnak az N frekvenciájú periodikus ismétlése, ahol N <= 1:4t(L) (lásd a 2.ábrát), azért szükséges, hogy megakadályozzuk a 2. tekercsnek az 1.tekercsre való visszahatását. Ez egyenes vonalú haladómozgást eredményez. Ha az áramimpulzus időtartama t-vel meghaladja 2t(L)-t, akkor a 2. tekercs mezeje F2-1 erővel kezd hatni az 1. tekercsre, így a folyamat hatásfoka (2t(L) + t):2t(L)-lel csökken. Ha a 2t(L) időpillanatban az 1. tekercsen ellentétes irányú áramot vezetünk keresztül (lásd a 3.ábrát), akkor a 2t(L) időpillanattól kezdve a következő 2t(L) intervallumban a 2. tekercs mezeje már hatást fog gyakorolni az 1. tekercsre, azt taszítani fogja, tehát az 1. tekercsre ható F2-1 erő ugyanolyan irányú lesz, mint a 2. tekercsre ható F1-2 erő. Ebben az esetben ez az állandósult rendszer kétszer akkora erővel fog hatni.

985

3.ábra. A két tekercs egymásra hatása a rajtuk átvezetett váltakozó áram függvényében

Ezek az erők a következőképpen határozhatók meg: L = V : 4N ahol: 

L - az induktivitások közötti távolság



N - az áramimpulzusok frekvenciája, melyek fázisa a periódusidő 25%-ával tér el egymástól



V - az induktorokat elválasztó térben terjedő mágneses mező sebessége

Az L megnövelése a V:4N-hez képest ahhoz vezet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely végső soron a módszer hatásfokának csökkenését eredményezi. Ezen kívül az induktorok használata esetén, melyek induktivitása csökken az L növelésével, az erők abszolút értéke is csökken. Ez célszerűtlenné teszi az induktorok közötti távolságok megnövelését. Az L lecsökkentése a V:4N-hez képest szintén ahhoz vezethet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely végső soron a módszer hatásfokának csökkenését eredményezheti. Ugyanakkor az induktorok használata esetén az induktivitás értéke, mely az 1:L vagy akár 1:L^2-nel arányosan változik, az induktorokra ható erő is megnövekszik, mely végső soron az eredő erők növekedéséhez vezet. Viszont mivel a tekercseken átfolyó áramok fázisai eltérnek egymástól, az induktorok közötti távolság U:Est arányú csökkentése elektromos túlterheléshez vezet, ami azt jelenti, hogy az L értéke túl kicsi sem lehet . Az áramimpulzusok fáziseltérésének növelése vagy csökkentése az optimális 25%-os értékhez képest szintén ahhoz vezet, hogy az induktorokra ható erők az áramimpulzus idejének egy része alatt különböző irányúak lesznek, mely szintén a módszer hatásfokának csökkenését eredményezheti. A fáziseltérést a 23-27%-os tartományánál keskenyebb sávban tartani jelentős nehézségekbe ütközik, viszont ezen határok között a hatásfok nem romlik 1%-nál jobban.

986

Szinusz hullámok esetén a rendszerre ható F erő egyenesen arányos sin(f1)-gyel és sin(f2)-vel. f1 = 2*Pi*N*L:V és f2 a fáziseltolás. A szögsebesség w=2*Pi*N. Ha a tényleges w' szögsebesség eltér a számolt w0=Pi*V:2L-től, akkor a rendszerre ható F erő a cos(Pi*w:2*w0) értékkel arányos, ahol w=w' - w0. Az induktorok száma meghaladhatja a kettőt, mindössze arra van szükség, hogy minden szomszédos induktor pár között a távolság L legyen, az áramimpulzusok közötti fáziseltérés pedig a 23-27%-os tartományban maradjon. Ha az induktorok között olyan anyagot használunk, melyben a mágneses mező terjedési sebessége V, mely kisebb C-nél (a fénysebességnél), akkor a szükséges frekvencia értéke C:V arányban csökkenhet. Tekercsekként közös tengelyre erősített elektromágneseket is használhatunk (vasmaggal vagy vasmag nélkül), párhuzamos, egyenes vezetékeket vagy akár (eltérítő rendszerrel ellátott) párhuzamos, töltött részecskesugarakat. Csak arra kell figyelni, hogy a távolság, a fáziseltérés és a frekvencia a fentebb említett viszonyok között maradjon.

1.példa. Induktorokként két jól rögzített, párhuzamos vezetéket használunk, melyek vákuumban helyezkednek el (ahol a mágneses mező terjedési sebessége egyenlő a fénysebességgel). A következő számítási példában azt vizsgáljuk meg, hogy a különböző paraméterek (az induktorok közötti L távolság, az áramok f fáziseltérése, a w szögsebesség és az N frekvencia) hogyan hatnak a hatásfokra. Az induktorok mérete és a tekercs hossza kisebb kell, hogy legyen, mint az induktorok közötti távolság. Tegyük fel, hogy az 1. tekercsben szinuszos áram folyik I1 = I0 * sin(t) mely a 2. tekercsben B1 = B0 * sin(w-f1)

987

indukciót hoz létre, ahol 

B0 - az induktor konstrukciójának, az I0 áramnak és az induktorokat elválasztó közeg tulajdonságainak függvénye,



f1 - az indukció fáziseltérése, melyet az L távolság és a kölcsönhatás késése határoz meg.

Ha a 2. tekercsben folyó áram I2 = I0 * sin(wt-f2) ahol: 

f2- a meghatározott fáziseltérés

akkor az 1.tekercs közelében a létrehozott indukció B2 = B0 * sin[wt-(f1+f2)] Ebben az esetben az 1. tekercsnek 2. tekercsre kifejtett F1-2 ereje F1-2 = B1 * I2 = B0 * sin(wt-f1) * I0 *sin(wt-f2) a 2. tekercsnek az 1. tekercsre kifejtett F2-1 ereje pedig F2-1 = - B2 * I1 = - B0 * sin[wt-(f1+f2)] * I0 *sin(wt) (A B2 értéke előtt lévő "-" jel a mező ellentétes irányát jelöli.) Tehát, a két induktorból álló rendszer eredő F ereje F = F1-2 + F2-1 vagy F = B0*I0*{sin(wt-f1)}*sin(wt-f2) + sin[wt-(f1+f2)]* sin(wt)} F = B0*I0*{(sin(wt)*cos(f1) - cos(wt)*sin(f1))*(sin(wt)*cos(f2) cos(wt)*sin(f2)

-

sin(wt)[sin(wt)*cos(f1+f2)

-

cos(wt)*sin(f1+f2)]} F = B0*I0*sin(f1)*sin(f2)*(sin^2(wt) + cos^2(wt) 988

F = B0*I0*sin(f1)*sin(f2) Mivel f1 = 2*Pi:T, ahol: 

t(L) = L:V - azaz a késési idő



T = 1:N - a rezgés periódusideje

ezért f1 = 2*Pi*L*N:V és F a maximális erejét sin(f1) = sin(f2) = 1 vagy f1 = f2 = Pi:2 esetén éri el. Vagyis 2*Pi*L*N:V = Pi:2 és L=4*N Ily módon a rendszerre ható eredő erő akkor lesz maximális, ha L = V:4N és f2 = Pi:2 Ha az egymástól L távolságra lévő induktorokba w' szögsebességű áramot vezetünk, mely eltér az optimális w0 értékétől és a fáziseltérés

989

f2 = Pi:2 akkor I1 = I0 * sin(w't) B1 = B0 * sin(w't - f1) I2 = I0 * sin(w't - f2) = I0 * sin(w't - (Pi:2) ) = I0 * cos(w't) B2 = B0 * sin[w't - (f1+f2)] = B0 * sin[w't - (f1 + (Pi:2))] = -B0 * cos(w't-f1) Ez esetben a rendszerre ható eredő erő F = I0*B0*[(sin(w't)*cos(w't-f1)) - (cos(w't)*sin(w't-f1))] F = i0*B0*sin(f1) Mivel f1 = 2*Pi*t(L):T'= w'*t(L) ahol w' = w0 + w ezért f1 = w'*t(L) = w0*t(L) + w*t(L) sin(f1) = sin[w0*t(L) + w*t(L)] Ha w0*t(L) = Pi:2 akkor sin(f1) = sin[w*t(L) + Pi:2] = cos(w*t(L)) = cos(Pi*w:2*w0) Így a w:w0 kis értékeinél 990

cos(Pi*w:2*w0)~= 1 Ha például w:w0 = 0,05, akkor cos(Pi*w:2*w0)= 0,99 ami azt jelenti, hogy az áram frekvenciáinak elkerülhetetlen eltérései nem okoznak jelentős eltéréseket a mozgató erőben. Mivel a párhuzamos vezetékekben az indukció értéke 1:L-lel arányos, ezért ha a frekvencia 75 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték a vákuumban van és a köztük lévő távolság 1 m, akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő 4×10-9 N. Ez kétszerese annak az erőnek, amit ugyanilyen körülmények között kapnánk egyenáramot vezetve a vezetékekbe.

2.példa. Ha az alkalmazott frekvencia 75 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték a vákuumban van és a köztük lévő távolság 0,001 m, akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő 6,3×10-9 N.

3.példa. Ha az alkalmazott frekvencia 28,3 MHz, az áramerősség 1A, a fáziseltérés 25%, a két fixen rögzített vezeték 0,001 m vastagságú porcelánlemezzel van elválasztva (az induktorok között lévő maximális potenciálkülönbség 8 kV), akkor a vezeték 1 cm-ére ható mozgató erő szintén 6,3×10-9 N. Ebben az esetben a vezetékek közötti távolság nagyobb, mint U:Est = 8 kV : 9000 kV/m = 0,00089 m (9000 kV/m - a porcelán elektromos stabilitása). Az áram frekvenciáját azért lehetett lecsökkenteni, mivel a mező terjedési sebessége 2,65-ször kisebb, mint a vákuumban.

991

Ez a találmány lehetővé teszi, hogy olyan térben, ahol nincs mire támaszkodni, tárgyakat, például egy űrhajót mozgásba hozzunk és megváltoztassuk azok orientációját. A jelenleg használt reaktív (rakéta) meghajtási módszerrel összehasonlítva ez a találmány jóval biztonságosabb és az erőhatás irányát is könnyebb megváltoztatni.

A szabadalmat orosz nyelven itt olvashatod el.

Érdemes

lenne

kísérleteket

végezni

Krasznopolszkij

módszerével.

Mint a példák mutatták, 1 A áramerősséggel nem tudtunk jelentős erőket

elérni,

próbálkoznánk

(a

de

ha

a

tekercs

szabadalomban

csak

menetszámának egy

növelésével

vezetékdarabbal

lettek

elvégezve a számítások), ezáltal növelve az erőhatásokat, akkor talán ésszerű áramerősség mellett már jelentősebb erőket tudnánk kifejteni. Ha van hozzá kedved, próbálkozzál ezzel a módszerrel és ha bármilyen eredményt értél el, akkor azt mond el nekünk is.

A reakciómentes erő

Bevezető

A jelenleg használt összes olyan készülék, mely valamilyen mozgást hoz létre - legyen az körmozgás vagy egyenes vonalú mozgás - mindig két test vagy anyag taszítását vagy vonzását használja fel. Gondoljunk csak bele, hogyan működnek a villanymotorok, belsőégésű motorok, gőzgépek, sugárhajtóművek, vákuummotorok. De van arra is lehetőség, hogy ettől az elvtől teljesen eltérő módon hozzunk testeket mozgásba, mégpedig az úgynevezett reakciómentes erő, vagy más néven visszahatás nélkül ható erő segítségével.

992

A működési elv lényege röviden annyi, hogy nagyon magas feszültséget - több 100000 V-ot előállítva azt két, egymástól bizonyos távolságra helyezett lemezre vezetjük, mely lemezek között két vagy több eltérő dielektromos állandójú szigetelő réteg található. A nagyfeszültség a lemezekben létrehozza az ún. reakciómentes erőt, melyet pl. antigravitációs repülőszerkezetek hajtóműveként használhatunk. A következő oldalakon részletesebben is megismerkedhetsz a működési elvvel, sőt, a gyakorlatban már megvalósított kisebb készülékekkel is.

A reakciómentes erő magyarázata

Írta: Alexander V. Frolov

Az itt következő cikket Alexander V. Frolov írta a visszahatás nélküli erő fizikai magyarázataként, a fordítást pedig Szőke Tibor végezte.

Bevezetés Ennek az írásnak a célja bemutatni néhány technikai megoldást aktív erő létrehozására, mely nem igényel ellenirányú tömeg áramlást (visszahatást). Az aktív erőt sok aerodinamikai rendszer alkalmazza és azt a közeg és rendszer közötti nyomáskülönbség hozza létre. Analóg módon úgy tekinthetjük, hogy maga a tér-idő fogalma egyike az anyag kölcsönhatásainak.

Működési elv Ismertek olyan mechanikai rendszerek, mint pl. giroszkóp precessziós rendszer, változó sugarú giroszkóp és giroszkópok nemlineáris rezgésekkel. Más rendszereknél a forgó tömeg sebessége változik a pálya különböző szakaszain, ami némi belső nyomáseloszlási gradienst hoz létre az állórésztől a forgórész felé. Néhány mechanikai rendszer valamiféle örvénylést alkalmaz. Az 993

elektromechanikus

rendszerek

elektromossággal

töltött

forgórészt

alkalmaznak.

Ismertek

elektromágneses rendszerek, melyek a Lorenz erőt hasznosítják, magneto-hydro-dinamikus hatást, Hall effektust. Néhány antigravitációs hatást kutattak az úgynevezett Hooper féle kétirányú tekercsekkel és a lapos áramú rendszerekkel (Mőbius hurokkal). Elég régi ötlet diamágneses por áramoltatása és gyorsítása állandómágneses mezőben. Nagyfeszültségű elektromos rendszerek ismeretesek Tesla és T. T. Brown kutatásaiban. A BiffieldBrown effektus egy aktív erőt ír le, amelyik bármely 50 kV feletti feszültségre töltött síkkondenzátor pozitív fegyverzetén jelentkezik. Dr. Brown nem kutatta az erő megjelenésének okát, így lehetőségünk van feltételezni, hogy ez a dielektrikum atomjaiban az elektronok keringési pályáinak a feszültség miatti aszimmetrikus torzulásából ered. Az aszimmetria a centrifugális erők nem-zéró lineáris összetevődését eredményezi. Lásd szupravezetés kutatási program - gravitációs kapcsolatot. Egy különleges eset a termo-gravitációs hajtás. Az 1. ábra bemutatja az Alexander Shegolev által leírt kísérletet, amelyben egy forró gömb súlya felforrósítva megváltozik ha olyan formájú, hogy a felső részéből egy kúp hiányzik (más szóval a felső részén kúp alakú mélyedés van, mert így a hősugárzás eredője nem zéró.

1 ábra. Termo-gravitáció

Lássuk ennek az aktív, reakció nélküli erőnek az eredetét. Ismeretes, hogy az atom vagy molekulák és a tér-idő közötti kölcsönhatást ezek kaotikus mozgását vagy rezgését az anyagban lejátszódó hőfolyamatok eredményezik. Bizonyos formájú tárgyak esetében, mint pl. a fenti gömb, a rövid hullámhosszú rezgések vektoriális összege nem zéró, tehát a testre impulzus hat, melynek mérete és iránya a test alakjától függ. Az ilyen impulzus természete megegyezik azon impulzusokéval melyeket az atomok kapnak a téridőből, azaz az éterből. A 2. ábra egy másik zárt termo-gravitációs rendszer tervrajza: A visszaható áramlást egy konverter alakítja át. Az egyik a számos változat közül hűti az áramlást egy megfelelő örvény folyamattal. Az 1. ábrához hasonlóan az aktív erőt minden egyes anyagi részecske hőfolyamatának vektoriális összege eredményezi.

994

2. ábra. A visszaható gőzáram hőenergia transzformációja.

A továbbiakban fel kell tételeznünk néhány dolgot a hőenergia természetéről. Pavel D. Ouspensky orosz filozófus és Nikolay A. Kozyrev orosz asztrofizikus szerint kölcsönös energiaátadás van minden valós létező anyag részecskéi és az úgynevezett "időfolyam" között. Más szóval, ez a fizikai megnyilvánulása a tömegi-anyagnak az időfolyamban. P. D. Ouspensky-nél a épp ez az energia csere eredményezi a kaotikus hőrezgéseket. N. A. Kozyrev szerint a csillagoknak nincs semmi belső energiaforrásuk, hanem azok egyfajta szerkezetek, amelyek az úgynevezett "időfolyamot" alakítják át hősugárzási energiává azaz elektromágneses hullámokká. Így tehát levonhatjuk azt a következtetést, hogy bármely anyagi rendszer létezését annak kölcsönhatása határozza meg egy konkrét sebességű, azaz hatásfokú, időfolyammal. A modern vákuumfizikusok fontolgatják az úgynevezett "vákuumrészecske" fogalmat. A régi éterrészecske elmélet is képes magyarázni a valódi anyagrészecskék és vákuum - éter - kaotikus impulzus-kölcsönhatását. Most a célt a következőképpen fogalmazhatnánk: aktív energia tervezhető, ha megvannak a feltételek a közvetlen kölcsönhatáshoz az impulzusenergia és a valódi és virtuális részecskék között. Ilyen kölcsönhatás állandóan mindenhol van, de a folyamatok spontán természete miatt a vektoriális összegük zéró. Esélyünk van irányítani ezt a folyamatot, mint irányított hőáramlást az energiatömegbe, vagy hatni a vákuumra erőtérrel (például elektromos), hogy irányítsuk a virtuális részecskék születését és megszűnését. Ilyen befolyást eredményeznek az elektromos kölcsönhatások. A 3. ábra bemutatja a villamos töltésű testek vonzási és taszítási módozatait.

3. ábra. Taszítás és vonzás

Az első esetben a testek közötti feszültségek összege kisebb, mint a testek egyenkénti feszültsége. A második esetben a testek közötti feszültségek összege nagyobb, mint a testek egyenkénti feszültsége. Valójában mindkét elektromosan töltött test körül egy egybefonódott elektromos tér van, amelyik nem szimmetrikus és a villamos térerő valamely gradiense eredményezi az erőt. Fontos megértenünk, hogy közvetlen kölcsönhatás van a test és az azt körbevevő tér (éter) között és az erő a nyomáskülönbség eredménye, mint az aerodinamikában. Nem szükséges figyelembe

995

vennünk az úgynevezett "nagy távolsági kölcsönhatást" ugyanis minden kölcsönös erő ,beleértve az elektromost is, egyszerű mechanikai hatás. A Lorenz erő is felfogható az éter valamiféle gradiense eredőjeként. 4. ábra.

4. ábra. A Lorenz erő

Mivel a "tér erőssége" önmagában a "potenciál" gradiense (E = - grad ) tehát a "térerősség" gradiense (grad E) minőségileg új fogalom, ami egy új fizikai effektushoz vezet, azaz az aktív nemkompenzált erőhöz. Összegezve az említett példák közös részeit, levonhatjuk a következtetést, miszerint: az elektromos és mágneses kölcsönhatásoknak ugyanaz az alapjuk, mint a hőjelenségek energiaátadási folyamatainak. A "mező" a térnek azt a részét jelenti ahol az éter és az anyag kölcsönhatása nem spontán és kaotikus, hanem valamilyen irányban rendezett. Nagyobb rendezettségi fok több erőt jelent. A mező befolyásolja az éter-részecske (virtuális) és anyag-részecske közötti kölcsönhatást valamilyen meghatározott irányban. Ily módon jutunk az éter szintjén a mechanikához, mint az elektromosság és gravitáció alapjához, ami az elektro-gravitációs egyesítés. Tekintsünk valamely elrendezést, ahol az anyag tulajdonságait a fentiekben leírt helyzet megvalósítására használjuk fel. Meg kell jegyeznünk, hogy elvileg nincs különbség az anyagrészecske és a körülötte lévő tér-rész között, amint azt Faraday lejegyezte. Tehát, ha mi azon dolgozunk, hogy az anyag szerkezetében meghatározott változást hozzunk létre, akkor mi azzal a térszerkezettel foglalkozunk, amiben az az anyagi test van.

5. ábra Lépcsőzetes elektromos tér

A dielektrikum, 5. ábra, ami a lemezek között van, nem-lineáris, mivel fennáll egy permittivitási gradiens az elektromos feszültség vonala mentén. Természetesen, a dielektrikum részecskéinek 996

polarizációja szimmetrikus mind a pozitív mind a negatív fegyverzet felé. De ebben az esetben a dielektrikum tulajdonságának aszimmetriája következtében aszimmetriát okoz a polarizációban és kiegyensúlyozatlan, nem kompenzált erők jelennek meg az ilyen kondenzátorokban. Valami hasonlót szabadalmaztatott T. T. Brown 1959. május 9. dátummal az USA-ban 3187206 patent szám alatt. A legegyszerűbb eset a kétrétegű dielektrikum, 6. ábra, ahol az erő a két különböző dielektrikum határán keletkezik.

6. ábra. Két különböző dielektrikum határán fellépő erő

Ezt az erőt már 1927 óta ismerik és az iparban Johnsen-Raabek effektusként alkalmazzák. Tegyünk egy kísérletet, 7. ábra.

7. ábra. A kísérlet

Az ábra alapja egy 6-os permittivitású dielektrikum és a másik réteg egy 1-es permittivitású dielektrikum. A fémlap vagy fegyverzet felülete 100 cm2. A nagyfeszültségű egyenfeszültség forrás sajáttervezésű. A potenciálkülönbség (feszültség) kb. 10 kV. A számított aktív erő 0.0015 N azaz 150 mg kell legyen, amit észlelni lehetett a felfüggesztő szál elcsavarodásán.

A 8. ábra egy kereskedelmi léptékű terv közelítő számítása. A felületet 100 m2-nek vettük. Az 1 cm sugarú gömb kapacitása 1 pF, a számított kapacitás kb. 1 F kell legyen. Különleges kerámiát alkalmazva lehetőség van a 80-as permittivitás elérésére.

8. ábra. Számítás

997

A 100 kV feszültség is egészen valóságos. Tehát, ehhez a feszültséghez és felülethez kb. 8 C elektromos töltés kell. Az erőkülönbség, ami az ilyen gradiensű dielektrikum részecskéire hat kb. 80 tonna! Az erő a feszültség négyzetének függvénye, tehát sokkal előnyösebb a feszültséget növelni, mint a felület.

Összefoglaló Végül szólnunk kell az impulzus-megmaradás törvényéről. Az írás címe utal a szokásos visszaható tüzelőanyag-áram hiányára. A fentebb vizsgált rendszerekben van egy visszahatás, ami a rendszer sebességének változásából ered, és az ezt kompenzáló hatás ebben az esetben a "virtuális részecskék" vagyis az "éterrészecskék" impulzusának változása. Vagyis a fent idézett hőenergia egyensúly meg kellene változzon és az éter lehűljön. Észlelni fogjuk azt az időarány változása miatt az úgynevezett "munkát végző test" tömegének efféle aktív hatása miatt.

Az eredeti cikket angol nyelven itt olvashatod. A reakciómentes erő egy lehetséges előállítása

Az előző oldalon már megismerkedhettünk Frolov magyarázatával a reakciómentes erővel kapcsolatban. Ezen az oldalon egy lehetséges megvalósításról olvashatsz, melyet Szőke Tibor javasolt.

Hallottál-e már olyan kondenzátorról, amelyiknek a fegyverzetei között nem egy, hanem két dielektrikum van? Lehetne több is, de nem kell. A lényeg, hogy a két szigetelő rétegnek különböző dielektromos állandója legyen. Alexander Frolov felfedezte, hogy ilyen esetben a fegyverzetek közötti elektromos térben a töltésekre ható erők eredője nem nulla, hanem az egyik fegyverzet felé mutat. Ez azt jelenti, hogy csak a feszültség hatására egy tolóerőt nyerünk, mégpedig úgy, hogy nincs visszahatása! Ha ez igaz lenne, minimális energiával lehetne nagy tolóerőt létrehozni visszaható erő nélkül. 998

Az elv kipróbálásához lényegében két dolog kell: 

egy síkkondenzátor két szigetelő réteggel és



egy nagy feszültség forrás, feltehetően kis áramerősségű áramfogyasztás mellett.

A Frolov leírásában egy nagyon nagy és egy kis dielektromos állandójú () szigetelő réteg szerepel. Az utóbbi nem gond, az lehet maga a levegő is. A nagy -ú anyagra Ő kerámiát javasolt, mert annak 80 az -ja. Találtam egy táblázatot, amiben kb. 50 anyag -ja van megadva. A legtöbbnek az -ja 4 és 8 között van, egyedül a kerámiát írta 80-nak. A meglepő az volt, hogy szerepelt külön a porcelán is 6-os -al! Mi lehet a különbség a porcelán és a kerámia között? Hosszas kutakodás után rájöttem, hogy a kerámia az alumínium-oxid. Hoppá! Hát akkor a dolog pofon egyszerű! Minden alumínium tárgy vagy lemez vékony oxid réteggel van bevonva, el sem lehet távolítani, csak sajátos technikai fogásokkal. Tehát a megoldás pofon egyszerű: két síklemez lapot kell összeállítani egymással párhuzamosan megfelelő távolságra, megfelelő szilárdítással, merevítésekkel, hogy tartása legyen. Az egyik lemez alumínium legyen, a másik meg valami más, mondjuk réz vagy acél. Ez utóbbi lehet inox, vagy horganyzott is akár. Az alumíniumlemez felületén ott van az alumínium-oxid, azaz kerámia és utána a levegő, majd a másik lemez. Az összeállításnál a legnagyobb odafigyelést a fellépő nagy feszültségre kell irányítani. Gondolni kell arra, hogy a várható erőhatás kis méretekben kicsi, tehát olyan elrendezést kell kitalálni, hogy a kicsi erő is kimutatható legyen. Meg kell figyelni, hogy mitől függ az erő nagysága. Elsősorban az így létrejövő kondenzátorban felhalmozódó töltés mennyiségtől. Ez tehát függ a feszültségtől, ezért kell minél nagyobb feszültség. De függ a kapacitástól is, tehát minél nagyobb kapacitást kell elérni, azaz a lemezeket minél közelebb kell tenni. Fontos az átütési távolság, annál közelebb nem lehet. Az alábbi szerkezet felépítésére gondolok: Egy súlyos, masszív talp, mondjuk egy vastag acél lemezből kivágott korong, vízszintesen fektetve. Közepében csapágyazás és beleállítva függőlegesen egy tengely. A tengelyre erősítve a nagy téglalap alakú acéllemez, függőleges síkban, a hosszabb oldala vízszintesen, aztán ki kell egyensúlyozni, hogy egyenletesen tudjon forogni. Bakelit, vagy textolit rudakból készült távtartókkal hozzá erősíteni az alumíniumlemezt a megfelelő távolságra, az egyik féloldalon az egyik oldalra, a másik féloldalon a másik oldalra. Így a fellépő erők egymással ellentétes irányúak, tehát forgató nyomatékot hoznak létre. Az így kialakuló forgást tovább lehetne vizsgálni, vagy netán hasznosítani. Megpróbálom lerajzolni, amit leírtam.

999

1. ábra. A javasolt szerkezet

Ezek a méretek gondolom reálisak, megvalósíthatóak. A megadott képlet szerint az F erőnek én az alábbi értékeket kaptam: 0,055 kg, más szóval 5,5 dkg. Ez kétszer jelentkezik egy forgató nyomatékot adva, ami már jól mérhető. M = F * l = 0,055 * (700 - 250) = 0,02475 kgm ~ 25 gm. Az előző oldalon olvasható cikk végén egy olyan számítást ad, ami szerint egy 100 m2 felületű kondenzátor esetében 100 000 V feszültséggel 80 tonna erő lép fel! Ez a 100 m2 felület egy 11,3 m átmérőjű kör felülete. Nem egy nagy felület. Ha ebből tényleg kijön a 80 tonna, akkor már megvan egy lehetséges UFO hajtómű! Kérdés, hogy az elmélet igaz-e?

Megjegyzés: Szőke Tibi javaslata könnyen megvalósíthatónak tűnik. Ha

van

nekünk!

kedved Biztos,

kísérletezni, hogy

még

akkor

nagyon

az

sok

eredményeidet Olvasót

küldd

el

érdekelnének

az

eredményeid.

Kapcsolódó kísérletek: 

Kísérletek Réz-Al forgókkal

Reakciómentes erő hajtómű, azaz Térhajtómű

Írta: Borbás Miklós

1000

Ezen

az

oldalon

előállítási elméletileg

a

reakciómentes

erő

egy

módjával

ismerkedhetsz

meg.

Miklós

foglalkozott

a

reakciómentes

másik már

erővel,

lehetséges nem

csak

hanem

a

gyakorlatban is megépített egy kísérleti, működő példányt. Erről olvashatsz a következő sorokban.

Kutatásaimban az elektromos energia közvetlen mechanikai energiává való átalakításával foglalkoztam. Kiindulásként a Thomas Brown féle 2,949,550 lajstromszámú szabadalmat használtam. Meglepő észrevételekre tettem szert: A különböző elektrosztatikus rendszerekben magasfeszültségen “reakciómentes” erő jelentkezett. Ez azt jelenti, hogy az anód és katód nem teljesen egyforma erővel “vonzzák” egymást, az egyik erő nagyobb. A két erő különbségét nevezem reakciómentes erőnek. A kiegyensúlyozatlan erőviszony azt eredményezi, hogy az egész rendszerre egy irányba ható erő jelentkezik, mely igyekszik mozgásba hozni a rendszert. Ezt a jelenséget 3 hasonló típusú elektromechanikus meghajtó elkészítésére használtam fel a következő módon: 1. Elhelyeztem egymástól párhuzamosan egy szigetelt drótot valamint szigeteletlen hajszáldrótot. Hajszáldrót helyett lehet olyan vezető felületet, alkalmazni amelynek éle van. Magasfeszültségre feltöltve a szigetelt dróttól a szigeteletlen felé erő jelentkezik. Ez igyekszik mozgásba hozni a rendszert, lásd az 1.ábrát és a 2. ábrát. Az ábrákon Fx-el jelöltem ezt a “reakciómentes” erőt. 2. Ilyen erőt úgy is létre tudtam hoztam, hogy a szigetelt drót helyett szigetelt felületet használtam, ez is egy elektromechanikus meghajtót alkot (a rendszer a szigeteletlen vékony drót irányába igyekszik mozogni). 3. A rendszereket hermetikusan lezárva (3. ábra) szintén elektromechanikus meghajtót hoztam létre, csak ez valamivel kisebb erővel igyekezett mozgásba lendülni. A hermetikus leszigeteltség bizonyítja az erő reakciómentes mivoltát mivel az elektródákat körülvevő médium nem mozoghat a lezárt térben. Lezáráskor a szigeteletlen vékony drót irányából kívül-belül vezető felületet (3. ábra), míg a többi irányból szigetelő felületeket helyeztem. Így jött létre a legnagyobb mértékű reakciómentes erő.

1001

Az alábbi ábrákon néhány példa látható reakciómentes erőt létrehozó rendszerekről:

1.ábra

2.ábra

A reakciómentes erő (Fx) jellemzői: 

Függ a polaritástól. Akkor a nagyobb az erő amikor a szigeteletlen hajszáldrót (vagy éles felület) a pozitív. Fordított polaritásnál is a szigeteletlen hajszáldrót felé jelentkezik az erő, csak akkor kisebb. Egyes körülzárt rendszereknél, melyeknél ha a szigeteletlen hajszáldrót a negatív, meg is fordulhat az erő iránya ellenkező irányba és így már a szigeteletlen hajszáldrót felől a szigetelt elektróda felé fog hatni.



A vezetékek egymás közötti távolságának (X) növelésével egy bizonyos mértékig nő, majd pedig csökken az erő. 50 kV-on az optimális távolság 12 cm.



A szigetelésen átáramló szivárgó áramtól csökken, sőt meg is fordulhat az iránya. Nulla áramnál a legnagyobb. Ezt kísérleteimben tapasztaltam. Ha tehát a szigetelt elektróda szigetelőanyaga nem túl jó és az elektródák elég közel vannak egymáshoz, akkor a rendszeren keresztül áram folyhat és megfordulhat az erő iránya.



Ha a hajszáldrótok szabad végei ellenkező irányba állnak a szigetelt vezetéktől, megfordul az erő iránya.



A szigetelt vezeték lehet szigeteletlen egy őt körülvevő szigetelő felületben (4.ábra). Ez azt jelenti, hogy ha a két szigeteletlen elektróda közül az egyiket behelyezzük egy szigetelőanyagból lévő dobozba, akkor ettől az elektródától a szabadban lévő felé fog hatni a reakciómentes erő.



Az erő az elektródák közötti feszültség négyzetével arányos. Ezt kísérletekkel állapítottam meg. 1002



Az f1/f2 növekedésével nő: minél kisebb a f2, annál nagyobb az erő. Pl. 50 kV-on f1 = 1 mm, f2 = 0,15 mm, f3 = 2 mm. Ezt a jelenséget is a kísérleteim során tapasztaltam.



A rendszert körbe lehet zárni oly módon, hogy a szigeteletlen hajszáldrót oldalán vezető felület, a többi oldal pedig szigetelő kell hogy legyen (3. ábra).

3. ábra (a szerkezetet a fent ábrázolt módon lehet körülzárni)

4. ábra

A rendszer lényeges különbsége a Thomas Brown féle rendszerektől az, hogy szigeteletlen felület helyett szigetelt vezeték illetve szigetelt elektróda van használva és így megoldható a szerkezet érintésvédelme az 5. ábra alapján.

5. ábra

Szimmetrikus rendszerben a “kint lévő” szigeteletlen hajszáldrótok földhöz képesti potenciálja lehet nulla. Tehát a “lebegő” tápfeszültség forrást meg lehet úgy alkotni, hogy a szigeteletlen vezetékek földhöz képesti potenciálja nullához tartson (pl. 5. ábra). A reakciómentes erő kérdést vet fel az energia-megmaradás törvényében, mert egy szabadban, légüres térben konstans befektetett teljesítménnyel (ami tarthat a nullához) a szerkezet folyamatosan egyenletesen gyorsulna, a sebessége az időben lineárisan nőne, így időben négyzetesen nőne a kinetikai energiája. Elérkezne az az időpont amikor a kinetikai energiája nagyobb lenne a befektetett energiától. Az energia-megmaradás törvénye csak valamilyen, a vákuumban létező energiával magyarázható, ugyanis a szerkezet kinetikai energiája arányos az “átfutott” térfogat 1003

méretével. Ez azt jelenti, hogy ha a szerkezet keresztmetszete S, bizonyos időben X távolságot tett meg vákuumban, konstans táplálással (ami a nulla áram miatt tart a nullához) akkor a kinetikai energiája arányos S * X-el. A meghajtó rajza a legutóbbi kísérleteim szerint:

6. ábra. Egy másik lehetséges kialakítás

A térhajtómű felhasználási lehetőségei: 

Űrhajók, szatellitek meghajtása (a rakéta meghajtással ellentétben sohasem ürülne ki az üzemanyagtartály, mert ez a meghajtás nem “lövell” ki anyagot az űrhajóból vagy a szatellitből).



Helyből felszálló repülőgép meghajtása (elég nagy feszültségen felemelhet egy repülőgépet, a feszültség pedig lehet nagy a szigetelt elektróda miatt, ellentétben a Thomas Brown féle meghajtással).



Általánosan hangtalan mozgást létrehozó meghajtásra (pl. hangtalan tengeralattjáró).



Villanyáram előállítása (gyorsan, vákuumban forgatva a generátort). Mivel vákuumban bizonyos idő után egy erre kialakított forgó rendszer forgási sebessége nagyobb lehet az össz befektetett energiánál, a különbséggel meg lehetne “csapolni” a rendszert).

A reakciómentes erő magyarázata: A tér energiasűrüsége konstans. Ez az energia az elektromágneses és a nullpont energia összege. A magasfeszültségű rendszer kialakítása folytán a szigeteletlen vékony elektróda éleinél és hegyénél valamivel nagyobb lesz az elektromos tér energia sűrüsége mint a környezetben, így itt ritkább lesz a nullpont energia sűrüsége. Ennek következménye hogy reakciómentes erő keletkezik abba az 1004

irányba amerre ritkább a nullpont energia sűrüség. A rendszert tehát a nullpont energia "tolja" a hajszáldrótok hegyein keresztül. A nullpont energia sűrüsége a hajszáldrótok hegyes végeinél a legkisebb, így mikor azok ellenkező irányba állnak a szigetelt elektródától, megfordul az erő iránya. Kísérleteim alapján a következő egyenletet kaptam a reakciómentes erő számolására:

A rendszer szabadalmaztatása folyamatban van!

Befektetőt

keresek

szabadalmam

nemzetközi

levédéséhez,

valamint

a

rendszer

továbbfejlesztéséhez. Ha a szerkezet felszállna, a világűrbe is kirepülne, mert ez az effektus vákuumban is jelentkezik. Ma már elég fejlett a technika az elektronika könnyű, kis méretben való megvalósításához, hogy a szerkezet mindenestül felrepüljön.

Az eredeti anyagot itt nézheted meg.

Miklós szabadalmát elolvasva nem volt minden részlet egyértelmű, ezért ezeket levélben kérdeztem meg, s a kapott válaszok remélhetőleg számodra is egyértelművé teszik a reakciómentes erő néhány tulajdonságát. Az első homályos dolog a reakciómentes erő felhasználása mechanikai mozgás végzésére. A forgóknál nem volt egyértelmű, hogy a szigetelt és szigeteletlen vezetékek hogy helyezkednek el. A hagyományos motoroknál van egy álló és egy forgó rész, a fent bemutatott forgóknál viszont nem volt olyan álló rész, ami lökte vagy vonzotta volna a forgórészt. Miklós a következőket írta: "A szigetelt és szigeteletlen vezetékek együtt mozognak, de nagyobb távolságra, kb. 10 cm-re vannak egymástól, mert a reakciómentes erő bizonyos elektródák közti távolságig nő, utána csökken, mint ahogy azt feljebb már le is írtam. Érdekes, 100 kV-

1005

on még 25 cm egymás közti távolságon is majdnem maximális ez az erő. Közel egymáshoz, 1 mm távolságnál még nem jelentkezik ez az effektus. A két elektróda pár egy rúdon egy közös tengelyre vannak erősítve, olymódon, hogy a nyomatékuk összeadódjon. Azért használtam két párt, hogy súlypontilag egyensúlyban legyen a forgó rész. Ha nem lennének tengelyre erősítve, egyenes irányú mozgást végeznének, pl. szabadon a világűrben folyamatosan gyorsulnának. Azért erősítettem őket a forgó tengelyre, mert ez az erő még 100 kV-on is kicsi, felszállni nem tud, és így tudtam látványosan megjeleníteni. Egyébként a világon sok helyen kísérleteznek ún. lifterekkel, melyek felszállnak. Ezek a találmányom elődei, Thomas Brown szabadalma alapján készülnek. Viszont mivel szigeteletlenek, jelentős ion-szelet produkálnak és sokan ezzel magyarázzák mozgásukat. Én arra jöttem rá, hogy az ion-szélen kívül egy másik effektus is jelentkezik, ugyanis teljesen lezárva is mozog. Ez a reakciómentes erő. 100 kV-on a forgóimnál pár 10 mN erő jelentkezik, de eddig még nem tudtam pontosabban lemérni. Mivel azonban a reakciómentes erő a feszültség négyzetével nő, biztató, hogy megoldható a repülőgép."

Megkértem Miklóst, hogy küldjön egy képet arról, hogyan nézhetne ki egy ilyen reakciómentes erővel mozgatott repülőgép. A következő rajzot küldte:

6. ábra. A reakciómentes erővel mozgatott repülőgép keresztmetszete

1006

7. ábra. A reakciómentes erővel mozgatott repülőgép felülnézetben

A nagyfeszültség előállításához Miklós a következő kapcsolást használta:

8. ábra. A nagyfeszültséget előállító elektronika kapcsolási rajza

Az elektronikával kapcsolatban Miklós a következőket írta: "Az általam használt trafó kimenetén kb. 5 kV jelenik meg. Ezt a transzformátort egy öreg színes tévéből vettem ki, így nem tudom megmondani a menetszámokat. A fő, hogy ne kaszkáddal egybeépített trafó legyen, hanem hozzáférhető legyen a magasfeszültségű tekercs. Szerintem bármely ilyen magasfeszültségű transzformátor felhasználható, mert én már 2 tápot készítettem két különböző trafóval, csak a meghajtó részük egyforma. A 100 db ellenállás az átütő feszültség miatt kell, a hagyományos 0,6 W-os ellenállásokra általában 1 kV átütő feszültséget adnak meg, habár azok sokkal többet kibírnak. A kondik tulajdonképpen 3 db (vagy javasolt 4 db) sorba kötött 2 kV-os 10 nF-os blokk kondi. A rajzon tévesen adtam meg az értéküket, mert sorba kötve csak 3,3 nF (vagy 2,5nF) kapacitást jelentenek, de nem baj, nagyobb értékekkel több kaszkádfokozatot lehet építeni (kisebb lesz a feszültség veszteségük)."

A magyarázatot a következő sorokkal zárta Miklós: "A repülőgépet 3 számítógéppel vezérelt magasfeszültséget előállító elektronika táplálja, így a 3 különböző irányba ható erő segítségével könnyen manőverezhet. A 1007

felbecsült szükséges feszültségek pár 10 MV, de mivel a minőséges szigetelőkön keresztül nem folyik áram, hatékony elektronikák segítségével a fogyasztás kicsi lehet. A repülőgép meghajtásánál éppen az a lényeg, hogy az erő nem két tárgy között jelentkezik, hanem az egész rendszerre hat, az egész mindenestől mozog. Ez az effektus jelentkezik a forgóimnál is, ez az a fantasztikus jelenség, a reakciómentes erő (akció reakció nélkül). Valójában a szerkezeteket a nullpont energia mozgatja. Nehéz megértenünk, mert minket másképp tanítottak az iskolákban, valamint ez a jelenség nem jelentkezik mindennapi életünkben. Ezért szeretném hirdetni ezt az újdonságot, mert szerintem ennek kivizsgálásakor még sok új jelenséget meg fogunk ismerni, ez új kapukat nyit a tudomány előtt." Kapcsolódó kísérletek: 

Kísérletek forgókkal

Unipoláris forgó

Írta: Borbás Miklós

Miklós előző oldalon bemutatott készülékét tovább fejlesztette, erről olvashatsz a következő sorokban.

Unipoláris, hermetikusan lezárt rendszerű forgómat 2005 nyarán az Újvidéki Műszaki Egyetemre vittem bemutatásra. A készülék hat hétig volt az egyetemen, ahol valamikori tanáraim vizsgálták. 1008

Végül is nem tudtak magyarázatot adni a jelenségre, de egyetértenek azzal, hogy ezt a forgót nem ion-szél mozgatja. A készülék a hat hét alatt négyszer lett módosítva volt tanáraim kéréseire, és minden alkalommal működött. Végül már teljesen körszimmetrikus teret hoztunk létre, teljesen szimmetrikus rotorokkal, ezek is forogtak. Mindkét forgási irányra készítettem rotorokat. Ha levettem a pingpong labdákat, az ion-szél ellenkező irányba hozta mozgásba a rotorokat. Tehát ebben az esetben a reakciómentes erő ellenkező irányba hatott az ion-széltől. A vizsgálatokat dr. Miroslav Prša: [email protected] és dr. Nagy László: [email protected] végezték. Jelenleg még nem tudnak magyarázatot adni e rotorok mozgására (2006. 03. 13.). Én a Biefeld Brown effektusban látom ennek magyarázatát, ez a jelenség már a hatvanas évek óta ismert, de eddig még nem bizonyított. Hogy létrejöjjön ez az effektus, el kell távolítani az ionokat a pingpong labdákból. Ezt a célt az álló tengelyen lévő hajszáldrótok végzik, melyek ellenkező polaritású ionokkal töltik fel a levegőt, ezek az ionok a ping-pong labdák falain keresztül kisütik a benn lévő ionokat. Ez teljes vákuumban nem fontos, ott nincsenek ionok. Egy Ausztrál szakember, Mr. Allan Alderson ([email protected]) is kivizsgálta ezt a szerkezetet, ő bebizonyította hogy a környezetben nincsen semilyen légmozgás, nincs anyagkiáramlás. Munkáját itt láthatod.

1. ábra. Az unipoláris forgó elvi vázlata

2. ábra. A megépített forgó elvi vázlata

3. ábra. A megépített unipoláris forgó felülnézetből

1009

4. ábra. A megépített unipoláris forgó oldalnézetből

5. ábra. A rotor közelről

6. ábra. A rotor távolabbról

7. ábra. A rotor végén levő tűk és a kifúrt pingpong labda

Nagy esély van rá, hogy vákuumban is működni fog ez a szerkezet, mert az bizonyított, hogy teljes vákuumban is jelentkezik a reakciómentes erő. Lásd itt, ahol Mr.William B. Stein a Purdue Egyetemről méréseket végzett a lifterrel tökéletes vákuumban. A következő képeken a vákuumban való teszteléshez készített unipoláris forgóm látható (ez már +25 kV-on is gyorsan forog). Ezt a kísérletet bárki megismételheti, nem szükséges hozzá speciális tápegység, elég hozzá pl. egy monitor magasfeszültsége.

8. ábra.

9. ábra.

1010

A vákuum kamra 2006. 03. 30.-án készült el dr. Egely György laboratóriumában Budapesten. Az ezáltal elérhető legjobb vákuum 0,7 Torr (1 atmoszféra az 760 Torr). Ez a vákuum sajnos még nem tökéletes, nagyon vezető, és a tápegységem feszültsége ilyen légnyomáson az 50 kV-ról 5 kV-ra leesett. Így a készülék nem működött. A forgó mindössze 180 Torr nyomásig működött, ekkor a tápom feszültsége már csak 15 kV volt. Kisebb nyomáson már olyan kicsire leesett a feszültség, hogy a forgó nem forgott. Levegőben sem forog 15 kV alatt. Íme a rendszer a vákuumkamrában:

10. ábra.

Ezután leszedtem a ping-pong labdákat a rotorról, eltávolítottam a fixelt hajszáldrótokat a rendszerből (igazi unipoláris rendszert állítottam elő, melyet ion-szél hajt). Ez a rendszer 50 Torr nyomásig működött, az alatt leállt. Íme e rendszer fényképe:

11. ábra.

E rendszer vákuumos teszteléséhez ettől sokkal jobb vákuumra lenne szükség (mint a világűrben), amely már jó szigetelő.

Következtetések: A reakciómentes erő előállításához szükséges, hogy az elektromos tér aszimmetrikus legyen a térben is (minden tengelyre, a rotor 3D-ben van meghajlítva) és időben is (ezt a korona kisülések hozzák létre levegőben). E felépítésű rendszereknél tehát szükség van a levegőre, amely ugyan nem

1011

mozog (5 mm/s érzékenységgel kivizsgálva), de szükség van rá a korona kisülések előállítására, és ezáltal az időbeli aszimmetriára. E rendszereknél az erő nagysága sokban függ a rotor alakjától, a szigetelés vastagságától (nem kell túl vastagon leszigetelni, mert jelentős szerepe van a megfelelő tér kialakításában) és a fixelt hajszáldrótoktól való távolságától. Nem függ a tápegység polaritásától, ha a rotorra kötjük a földet és a hajszáldrótokra a pozitív magasfeszültséget, a rotor ugyanabba az irányba forog, ugyanakkora sebességgel. Egy jobb kialakítás, mely már 25kV-on is mintegy 0,8 m/s sebességgel forog, és füsttel alaposan kivizsgálva nem észlelhető levegő mozgás:

12. ábra.

13. ábra.

14. ábra.

Kapcsolódó kísérletek: 

Kísérletek unipoláros forgóval

András Lifter kísérletei

1012

András

készített

egy

liftert,

amivel

a

reakciómentes

erőt

demonstrálta.

"Tibor megkért rá, hogy a reakciómentes erővel végzett kísérleteimet közzé tegyem a Fénykapu olvasói számára. Rendszeres olvasója vagyok az oldalának, ezért szívesen vettem felkérését. Thomas Townsend Brown eredeti szabadalmából indultam ki és Jaun Poul Naudin "Lifter" tervei alapján elkészítettem a saját modellemet. Célom csupán a reprodukció volt, látni, hogy valóban működik-e a kísérlet. Első modelljeim elég rosszul működtek, pár konstrukciós hiba miatt csak nyelték a betáplált energiát és minimális tolóerőt generáltak. Végül rájöttem arra a pár alapvető kritériumra, amivel jól használható kísérlet készíthető. 

A két "fegyverzet" közötti távolság min. 1,5-szeres átütési távolság legyen.



Vonal fegyverzetnek és pont fegyverzetnek használt anyagok vastagsága közel megegyező legyen.



Kerülni kell a csúcsos felületeket, mert a töltések felgyülemlenek ott és energiát vesztünk az erős ionizáció miatt. Erre megoldás, ha az alufólia éleit visszahajtjuk.



Párhuzamosan próbáljuk kialakítani a fegyverzeteket.

Első jól működő modellem működés közben és sötétben:

1. ábra. Az első lifter lebegés közben

2. ábra. Ugyanaz a lifter sötétben

1013

A sötétebb képen jól látható az ionizáció, az ózontermelés is jelentős emiatt. Egy rövid képsor a modell felszállásáról:

3. ábra. Felszállás 1

4. ábra. Felszállás 2

5. ábra. Felszállás 3

6. ábra. Felszállás 4

7. ábra. Felszállás 5

8. ábra. Felszállás 6

1014

Gondoltam továbblépek és építettem egy jóval nagyobb modellt:

9. ábra. A második kísérleti modell

Nagyon meg voltam elégedve vele, közel 150 g terhet elbírt és föl is tudott szállni vele, a tápegységem viszont már nem tudta mindig kiszolgálni teljesen (15" színes monitor), gyakran közbeszólt a védő elektronikája. Pár kép arról, ahogy a kipányvázó szivacsokat húzza magával, mikor fölszáll:

10. ábra. Felszállás 1

11. ábra. Felszállás 2

12. ábra. Felszállás 3

13. ábra. Felszállás 4

1015

Pár hete ez a modell kukában végezte, mivel egy rossz lépés darabokra zúzta a balsafát. Az összes modellem 27-30 kV DC feszültségről működött és bekapcsoláskor hirtelen megnőtt a felhajtóerő. A tapasztalatom az volt a nagyobb modelleknél, hogy a hirtelen felfutó feszültségeket szeretik. Jó magyarázatom nincs rá, hogy miért, a tranziens jelenségekben látom az okokat. Mindenki számára ajánlom egy egyszerű modell megépítését, minimális kézügyességgel megépíthető bármelyik modell. További segítséget kaphattok, ha rákerestek a Lifter szóra. További képek: http://kep.tar.hu/hankpoke oldalon a Tolóerőgenerátor név alatt." Réz és alumínium lemezes forgó

Szőke Tibinek is volt egy elképzelése, amit a Frolov elv alapján gondolt ki. Ezt Borbás Miklós szintén kipróbált a gyakorlatban.

1. kísérlet A kísérleti forgó a következőképpen néz ki:

1. ábra. Réz és alumínium lemezekből megépített forgó

"Az egyik forgómra szereltem két-két alumínium fólia lemezt (rajtuk a dioxid réteg) valamint rézlemezt, egymástól 7,5cm-re, hogy ne üssön át a 80 kV tápfeszültség (ezt most sajnos nem tudom csökkenteni, egyébként közelebb is kerülhettek volna egymáshoz a lemezek). A lemezek egyformák, 2,5 cm x 6 cm, nem teljesen téglalap alakúak, mert csak ilyen alakú rézlemezeket találtam. Egyébként mind a négy lemez 1016

egyforma alakú és méretű. Ez azért fontos, mert így a minimálisra csökken a nem szigetelt elektródák miatt kialakuló ion-szél. A forgó mindkét polaritásban az alumínium fólia irányába forgott, elég gyorsan. Észrevettem, hogy ellenkező irányba jelentkezik az erő, mint ahogy azt Szőke Tibi leírta. Mindenesetre szerintem érdemes kísérletezni ezzel a rendszerrel."

Pár nappal később viszont már a következőt írta Miklós: "Eszembe jutott, hogy lehet hogy jó a Szőke Tibi elmélete, mert a forgómon az alufóliákon nagyon vékony, láthatatlan az oxid réteg, viszont a rézlemezeken vastag, sötét oxid réteg van. Lehet, hogy ez viselkedik úgy, mintha nagyobb epszilon relatívú dielektrikum lenne. Ez megmagyarázza, hogy miért forog az alumínium fóliák irányába a rendszer.

Miklós két videót is küldött a kísérleteiről. "A videókon azért forognak ellenkező irányba a forgók, mert függőlegesen megfordítottam a forgó részt (az előző forgónál az alsó tű a másodiknál felülre került). Így a legegyszerűbb megfordítanom a rendszerben a polaritást. Az első videóban az alumínium lemezek a pozitívak, míg a másodikban azok a negatívak. Mindkét esetben az alumínium lemezek irányába forgott, mint írtam is, meglepően gyorsan." A forgóknál jelentkező becsült erő 20-40 mN lehet, de ez nem mért érték, csak számolt.

Szőke Tibinek a következő megjegyzései voltak a kísérlettel kapcsolatban: 

A forgásiránnyal kapcsolatos következtetésekhez szerintem több mindent meg kell még vizsgálni. A Frolov elv szerint a dielektrikum nemcsak inhomogén kell 1017

legyen, hanem egyirányú gradiense kell legyen. Tehát 2-nél több dielektrikum esetében az epszilonok szigorúan növekvő vagy csökkenő sorrendben legyenek. Ez úgy nem működik, hogy: nagy-kicsi-nagy. A rézlemez oxidrétege már a harmadik dielektrikum lenne. 

A rézlemeznél az oxidáció nem hasonlít az alu oxidációjához. Először is az oxidáció nem olyan gyors, mint az alu esetében. Nem képez összefüggő, zárt, mondhatni gáz-tömör réteget, mint az alumínium. A rézoxid nem jó szigetelő anyag, a dielektromos állandója sem ismeretes, ugyanis a rézoxid félvezető. A rádiózás hőskorában ezt használták egyenirányítónak a tápegységben. Később persze a szelént, mert az még jobb volt. Tehát az erő irányát valami más befolyásolhatta.



Azóta jutott eszembe az is, pedig régen tudtam, hogy az aluoxid réteg vastagságát valamilyen vegyi módszerrel, amit sajnos nem ismerek, növelni lehet. Szükség esetén ennek is utána kell járni.



A lemezek közötti távolság csökkentése nagyon fontos, mert a kondenzátor kapacitása akkor nő - és azzal nő a töltésmennyiség is ami pedig a képződő erővel arányos. A legjobb, ha második dielektrikumnak nem a levegőt használjuk, hanem valami mást, műanyagot, textolitot, bakelitet, üveget stb. Ezek epszilonja 4 és 8 között van, tehát legalább 4-szer kisebb lehet a távolság és nagyobb a kapacitás és abban nagyobb töltésmennyiség gyűlik, ami nagyobb erőt ad.



Az erő iránya nem függ a polaritás irányától, ezt Frolov is említette valahol. Tehát, hogy a kísérletben másik a forgásirány, mint ahogy én írtam, az egyértelműen az én tévedésem, a Frolov leírásában kell majd ellenőrizni.

2. kísérlet

1018

Miklós arra is kíváncsi volt, hogy vajon működik-e ez a forgó vákuumban is. Az eredmény azonban elszomorító volt, mivel az derült ki, hogy a Frolov féle módszernél sajnos az ionszél okozza azt a mozgató erőt, amit az 1. kísérletnél láthattunk. Miklós erről a következőket írta: "A napokban sokat kísérleteztem Szőke-Frolov reakciómentes meghajtójával, és rossz hírem van. Hermetikusan lezárva nem mozog. Őszintén szólva, ezt is vártam, mert Frolov elve már első pillantásra is tévesnek tűnt. Ugyanis ő a dielekrikum felé irányuló erőt írta le, nem jelezve, hogy a dielektrikum felől ellenkező irányba ugyanolyan erő jelentkezik. Legyünk reálisak, ha ez működne, már rég felfedezték volna mert nagyon egyszerű. Én már 10 éve kísérletezek a reakciómentes erővel, természetesen mindent átnéztem az Interneten, de csak a Biefield-Brown effektust találtam működőnek. Viszont találmányomban az az új, hogy ez nem a B-B effektus! Hiszen az 1 MV-on is csak 10 e5 nagyságrendű erőket ad. Ez egy új jelenség, ipari felhasználásra is alkalmas, 80 kVon úgy 10-20 mN erőket tudtam eddig kihúzni belőle. Miért forog Szőke Tibi rendszere? Szigeteletlen elektródákkal erős ion-szél keletkezik, én nem tudtam annyira egyformákra megcsinálni az elektródákat, hogy ez a +/-40kV-os régi tápommal ne jelentkezett volna. Így több 100 mikroamper ionizációs áram lép fel a rendszerben, amely erős ion-szelet produkál. Ez az oka, hogy miért kísérletezek csupán szigetelt elektródás rendszerekkel. És végül, néha még ma is előfordul, hogy nem hiszek a reakciómentes erőben, ilyenkor bekapcsolom a szerkezeteket és a legbizárisabb kísérleteket végzem rajtuk. Mindig meggyőződök róla, hogy működik. Csak a nullpont-energiával magyarázható működésük. Nagyon bonyolult az elv, az elektromos tér divergenciájának következménye, ugyanis a tűk hegyénél sokkal sűrűbb az elektromos tér (ritkább a nullpont energia) mint a szigetelt elektródáknál. Honlapomon hosszú kísérletezéseim következményeképp jelentkezett az az egyenlet, még magam sem vagyok egészen biztos benne."

1019

Tibi a következő megjegyzést fűzte a 2. kísérlethez: "A 'dielektrikum' szó egyetlen dielektrikumot jelent, Frolov pedig pontosan nem erről beszél, hanem legkevesebb 2 különböző dielektrikumról. Így a 'felé' szó értelmetlen, mert hiányzik a 'melyik felé'. Helyesen: Frolov elve azt mondja, hogy a két dielektrikum határán található töltésekre ható erők eredője nem nulla és éppen ez a visszahatás nélküli hatóerő. Ugyanígy nem értelmezhető a 'dielektrikum felől' kifejezés sem. (pontosítani kellene, hogy melyik dielektrikum és melyik elektróda felől) Hogy a hermetikusan lezárt állapotban a szerkezet nem forgott, az még egyáltalán nem jelenti azt, hogy a Frolov elve nem jó, hanem CSAK azt, hogy az én javasolt összeállításom

nem

jó.

Ugyanis

Frolov

nem

említette

a

levegőt

az

egyik

dielektrikumnak. Ő szilárd dielektrikumokkal dolgozott, ami kissé más eset. "

Elektromágneses gravitációszabályozás Bevezető

A most következő oldalakon a brazíliai Maranhaoi Állami Egyetem egyik professzorának, Fran De Aquino-nak és csapatának eddig elért eredményeivel ismerkedhetsz meg. A gravitáció és a kozmosz 30 éves kutatásának eredményeként De Aquino bebizonyította, hogy a gravitáció mennyiségét szabályozni lehet az ún. akció függvény általánosításával. Ezzel De Aquino megvalósította a kvantum fizikusok régi álmát - megfogalmazta a Gravitáció Kvantum Elméletét. A Gravitáció Kvantum Elmélete egyesíti Einstein Általános Gravitációs Elméletét a Kvantum Elmélettel, azaz meghatározza a gravitáció- és inercia tömegek közötti összefüggést. Ez viszont megnyitja a gravitációszabályozás előtt a kapukat. 1020

De Aquino professzor Gravitációs Kvantum Elmélete nem áll ellentétben az Einsteini elméletekkel, épp ellenkezőleg, kiegészíti azokat ugyanúgy, ahogy az Einsteini elméletek kiegészítették Newton elméletét.

A gravitáció szabályozása

Írta: Fran De Aquino professzor

Az itt következő leírás Fran De Aquino professzor magyarázata a gravitáció szabályozásának kísérletekkel is bizonyított módjáról.

A Gravitáció Kinetikus Kvantum Elmélete azt sugallja, hogy a súly adott típusú elektromágneses folyamatok segítségével szabályozható. A legegyszerűbb folyamat akkor figyelhető meg, mikor váltakozó elektromos áramot vezetünk valamilyen ferromágneses vezetéken keresztül. Erős súlycsökkenés volt megfigyelhető Mumetálból készült vezetéknél, mikor egy nagyon alacsony frekvenciájú elektromos áramot vezettünk rajta keresztül. A következőkben a gravitáció szabályozás általános folyamatának összegzése következik. Ez a jelenség teljesen új és egyedülálló és a fellelhető irodalomban nem található. Ez a módszer felhasználható közlekedési, kommunikációs és energiagenerálási rendszereknél.

Az elmélet A Gravitáció Kinetikus Kvantum Elméletének 59. képletéből kiindulva könnyen megkaphatjuk a következő képletet. P = mg*g P = {1-2[(1+(i04*/64Pi3*c2*2*S4*f3*)*sin4(2*Pi*f*t))-1]} * mi*g

1021

Ez a képlet azt mutatja, hogy a vezető súlya (P) csökken, ha váltakozó elektromos áramot vezetünk rajta keresztül, ahol: 

P - a vezeték súlya (kg)



i0 - az elektromos áram amplitúdója (A)



0r - a vezető mágneses permeabilitása



c - a fény sebessége (m/s)



 - a vezető sűrűsége (kg/m3)



S - a vezető keresztmetszete (m2)



 - a vezető elektromos vezetőképessége (S/m)



mi - a vezető inercia tömege (kg)



g - gravitációs gyorsulás (9,8 m/s2)



f - az elektromos áram frekvenciája (Hz)

Az S4 és az f3 azt mutatja, hogy különböző vékony vezetők súlya nagyon alacsony frekvenciájú [extremely-low-frequency (ELF)] elektromos áram hatására lecsökken. Ugyanakkor a vezető relatív mágneses permeabilitása r szintén fontos tényező, mivel az néhány ferromágneses anyagban, mint például a Mumetálnál vagy Superm ötvözetnél meghaladhatja a 100 000-et is. Mivel könnyen beszerezhetünk vékony, akár 0,005" (0,127 mm) átmérőjű Mumetál vezetéket is, ezért ezt a fajta ferromágneses vezetéket választjuk ki a további kísérleteinkhez. Vegyünk egy vékony Mumetál vezetéket, melynek a következő paraméterei vannak: 

D (átmérő) = 0,005" = 0,127 mm (S = 1,27*10-8 m2)



 = 8740 Kg/m3



 = 1,9*106 S/m



r = 100 000

Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük a fenti egyenletbe, akkor a következő formulát kapjuk: P={1-2[(1+(1,86*10-4*(i04/f3)*sin4(2*Pi*f*t)))-1]}*mi*g Figyeljük meg, hogy ha a frekvencia például f = 10 mHz = 0,01 Hz, az áram amplitúdója pedig i 0 > 0,286 A, akkor a vezeték súlya negatív lesz 2*Pi*f*t = Pi/2 időpillanatban, azaz a 25.-ik másodpercben. Ha i0 = 0,36 A, akkor a vezeték súlya

1022

-mi*g lesz (a súly teljesen invertálódik). A maximálisan megengedett áram a fentebb említett átmérő esetén 0,5 A, a vezeték elégése pedig kb. 2 A-nál következik be. Vegyük észre, hogy a 10 mHz-es frekvenciájú hullám nagyon hosszú, kb. 100 másodperc, de digitalizálva a hullámok csúcsait könnyen előállíthatjuk a szükséges ELF munkahullámot, mely sokkal előnyösebb a gravitáció szabályozásánál. Digitalizálva az ELF hullámok csúcsait egy ELF munkahullámot kapunk. Ezt mutatja be az 1. ábra.

1a. ábra. ELF szinusz hullámok

1b. ábra. ELF impulzus hullámok

1c. ábra. ELF munkahullámok

Vegyük a fenebb ismertetett Mumetál vezetéket, melynek hossza 10 000 m és az inercia tömege 1,1 kg. A vezetéken keresztül vezessünk ELF munkahullámot, amelynek a csúcsain mérhető frekvencia f = 10 mHz, az áram amplitúdója pedig i0 = 0,36 A.

2. ábra. A gravitációs emelő erő

Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük az itt látható egyenletbe, akkor azt kapjuk, hogy a vezeték súlyereje teljesen invertálódik, azaz mikor az áram a vezetékben folyik, annak tömege: 1023

P = –mi*g = –1,1 * 9,8 = –10,8 N Figyeljük meg a tekercs méreteit!

A rakéta motorja A gravitációs emelő erőt úgy tudjuk növelni, hogy növeljük a vezeték átmérőjét vagy a hosszát, esetleg a tekercs menetszámát. Ha az átmérőt az ötszörösére növeljük és a tekercs menetszámát 1000-nek vesszük, akkor a rakéta motorjának inercia tömege MRM = -1,1 kg * 25 * 1000 = -27 500 kg lesz. Ebből következik, hogy a motor PRM = -27 500 * 9,8 = -269,5 kN emelőerővel fog rendelkezni. Figyeljük meg, hogy ötszörösére növelve a vezeték átmérőjét a vezetékben folyó áramot a 25szörösére kell növelnünk, azaz i0 = 9 A kell legyen.

3. ábra. A rakéta motorjának a méretei

Ha PRM = 269 500 N és a rakéta tömege M = 2,5 t (a motor nélkül), akkor a rakéta gyorsulása: a = ( -269,5 kN + 24,5 kN) / 2,5 t = -98 m/s2. Ebből következik, hogy a rakéta sebessége t = 10 s-nál: v = 980 m/s = 3 528 Km/h A következőkben azt vizsgáljuk meg, hogyan lehet a rakéta motorjának a tömegét jelentősen lecsökkenteni. 1024

Gravitációs árnyékolás A 4. ábra azt mutatja be, hogyan lehet megvalósítani a gravitációs árnyékolást Mumetál vezetékkel.

4. ábra. Gravitációs árnyékolás Mumetál vezetékkel

Az itt bemutatott egyenletből láthatjuk, hogy a vékony Mumetál vezeték gravitációs tömege a következőképpen határozható meg: mg={1-2[(1+(1,86*10-4*(i04/f3)*sin4(2*Pi*f*t)))-1]}*mi Ha a frekvencia például f = 0,01 Hz, akkor a vezeték gravitációs tömege m g akkor lesz nulla, mikor az áram i0 = 0,286 A és az idő 2*Pi*f*t = Pi/2. Az ELF munkahullám generátor által keltett ELF elektromos áramot a Mumetál vezetéken keresztül vezetve az megváltoztatja a vezeték súlyát, mely így a nullához közelít. Következésképpen, a gravitációs kölcsönhatás a gravitációs árnyékoláson belüli összes tárgy és az Univerzum között szintén lecsökken a nullához közeli értékre.

Gravitációs árnyékolású rakéta

5. ábra. Gravitációs árnyékolású rakéta

PAS = MAS * g ( MAS > 0 ) PGS = MGS * g ~ 0 ( MGS > 0 ) PRM = MRM * g ( MRM < 0 )

1025

A rakéta gyorsulása: a = ( PAS + PGS - PRM) / MAS Ha PRM = 10 800 N és MAS = 150 kg, akkor a  62,2 m/s2. t = 10 s-nál a sebessége: v = 2 239,2 km/h Figyeljük meg, hogy a sebesség nem függ a teljes inercia tömegtől az árnyékoláson belül. Akár sok tonnás is lehet a rakéta. A motor mérete is jelentősen lecsökkent.

6. ábra. A rakéta motor méretei gravitációs árnyékolással (balra) és anélkül (jobbra)

Megjegyzés: A fenti jelölések a következőt jelentik: 

AS - aerodinamikai struktúra



GS - gravitációs árnyékolás



RM - rakéta motor

Gravitációs űrhajó A gravitációs árnyékolás ideális formája a gömb vagy az ellipszoid, aerodinamikai szempontból viszont az ellipszoid jobban megfelel. Ezért a gravitációs űrhajónak ellipszoid alakot adunk.

7. ábra. Gravitációs űrhajó (mi az űrhajó inercia tömege)

1026

A Gravitáció Kinetikus Kvantum Elméletének 6. képlete alapján az inercia tömeg nem-relatív kifejezése a következő: F = mg * a Ez a kifejezés azonban csak akkor egyszerűsíthető le a jól ismert Newton féle egyenletre, azaz F = mi * a-ra, ha mg = mi. Ekkor az űrhajó gyorsulása a = F/ mg. Láttuk, hogy mg értékét erősen lecsökkenthetjük a gravitációs árnyékolással, függetlenül mi-től. Tételezzük fel, hogy először mg = mi = 30 000 kg, majd az árnyékolás aktiválása után ez lecsökken 1 kg-ra. A motornak ekkor mindössze egy kis emelő erővel kell rendelkeznie (F = 100 N), s ez az űrhajót felgyorsítja: a = F / mg = 100 N / 1 kg = 100 m/s2 Ekkor t = 10 s időben a sebessége: v = 3 600 km/h Figyeljük meg, hogy az űrhajó mi = 30 000 kg tömeget szállít ezzel a sebességgel.

Inercia tulajdonságok Az árnyékolásnak köszönhetően az űrhajó gravitációs tömege mg erősen lecsökkenthető, következésképpen a gravitációs kölcsönhatás az űrhajó és az Univerzum között szintén lecsökken a nullához közeli értékre. Az inercia erő F = mg * a új, nem relativisztikus kifejezése megmutatja, hogy az űrhajóra ható inercia erő szintén erősen lecsökkenthető. Ez azt jelenti, hogy mivel az űrhajóra ható inercia erő erősen lecsökken, ezért a legénységre ható inercia erő is gyakorlatilag eltűnik.

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találhatod.

1027

Megjegyzések: Végezzünk el egy két számítást annak meghatározására, hogy mekkora feszültség kell a fentebb említett emelő erő előállításához, és hogy mekkora a rendszer hatásfoka. A példaként használt Mumetál vezeték átmérője 0,127 mm (0,005"). Ebből kiszámolhatjuk a vezeték keresztmetszetét: S =  * D2 / 4 = 3,14 * 0,1272 / 4 = 0,0126 mm2 Azt is tudjuk, hogy a Mumetál vezeték fajlagos ellenállása  = 0,55  mm2/m, tehát a mi esetünkben 1 m hosszú és 0,0126 mm2 keresztmetszetű vezeték fajlagos ellenállása 43,65 .

Az első példánál a vezeték hossza 10 000 m volt, a benne folyó ELF elektromos áram amplitúdója i0 = 0,36 A, s ekkor az 1,1 kg súlyú vezeték –10,8 N emelő erővel rendelkezik. A 10 000 m-es vezeték ellenállása Rvez = 10 000 * 43,65  = 436 500  = 436,5 k. Ohm törvényének a segítségével könnyen kiszámolhatjuk, hogy a vezetéken eső feszültség: Uvez = i0 * Rvez = 0,36 * 436 500 = 157 140 V Tehát a tápforrás egy nagyfeszültséget előállító egységet is kell, hogy tartalmazzon. A rendszer teljesítmény igénye: Ptáp = U * I = 157 140 * 0,36 = 56 570 W = 56,57 kW A tápforrás által egy óra alatt végzett munka tehát: Wtáp = Ptáp * t = 56,57 kW * 1 h = 56,57 kWh Ezek szerint a tápforrásból felvett energia: Etáp = Wtáp * 3,6*106 = 56,57 kWh * 3,6*106 = 203,65 MJ

Az az emelő munka, amit a motor végez a következő:

1028

Wemel = Femel * s ahol s a megtett utat jelenti. Mivel itt is egy óra az az idő, amit alapul veszünk, és mivel tudjuk azt, hogy a gyorsulás: a = Femel / mmotor = -10,8 N / 1,1 kg = -9,81 m/s2 ezért az egy óra alatt megtett út: s = a * t2 = -9,81 * 36002 = 127 137 600 m Most már kiszámolhatjuk, hogy az emelési munka: Wemel = Femel * s = -10,8 N * 127 137 600 m Wemel = 1 373 086 080 Nm = 1 373 086,08 kWh Ezek szerint az emelési energia: Eemel = Wemel * 3,6*106 = 1 373 086,08 kWh * 3,6*106 Eemel = 4 943 109,9 MJ

A motor hatásfoka tehát:  = Eemel / Etáp = 4 943 109,9 / 203,65 = 24 272,57  = 2 427 257 %

A második példánál a tekercs átmérője az ötszörösére növekedett, így annak keresztmetszete 25ször lett nagyobb, következésképpen a fajlagos ellenállása a 25-öd részére csökkent.  = 43,65/25 /m = 1,746 /m. Az 1000 m-es vezeték ellenállása tehát Rvez = 1 000 * 1,746  = 1746 . Mivel az áramot szintén meg kellett növelni a 25-szörösére, így i0 = 9 A lett. Ebből már meghatározható, hogy a vezetéken eső feszültség:

1029

Uvez = i0 * Rvez = 9 A * 1746  = 15 714 V Ez már jóval kisebb feszültség, mint amire az előző példánál szükség volt. A rendszer teljesítmény igénye: Ptáp = Uvez * i0 = 15 714 V * 9 A = 141 426 W = 141,4 kW A tápforrás által egy óra alatt végzett munka tehát: Wtáp = Ptáp * t = 141,4 kW * 1 h = 141,4 kWh Ezek szerint a tápforrásból felvett energia: Etáp = Wtáp * 3,6*106 = 141,4 kWh * 3,6*106 = 509 MJ

Az az emelő munka, amit a motor végez a következő: Wemel = Femel * s ahol s a megtett utat jelenti. Mivel itt is egy óra az az idő, amit alapul veszünk, és mivel tudjuk azt, hogy a gyorsulás 2,5 t-ás teher mellett: a = -98,1 m/s2 ezért az egy óra alatt megtett út: s = a * t2 = -98,1 * 36002 = 1 271 376 000 m Most már kiszámolhatjuk, hogy az emelési munka: Wemel = Femel * s = -269 500 * 1 271 376 000 Wemel = 342 635 832 000 000 Nm = 342 635 832 000 kWh Ezek szerint az emelési energia: Eemel = Wemel * 3,6*106 = 342 635 832 000 kWh * 3,6*106

1030

Eemel = 1 233 488 995 200 MJ

A motor hatásfoka tehát:  = Eemel / Etáp = 1 233 488 995 200 MJ / 509 MJ  = 2 423 357 554  = 242 335 755 400 %

Ezek már tényleg csillagászati számok! Arra szeretnélek kérni, hogy Te is számold át ezeket az értékeket, hátha valahol hibáztam. Az esetleges megjegyzéseidet küldd el nekem.

Forgó gravitációs motor Írta: Fran De Aquino professzor

Az

előző

oldalon

leírt

gravitációszabályozási

módszerrel

forgó

gravitációs motort is készíthetünk. Itt úgy tudunk elérni forgó mozgást,

hogy

a

gravitációs

erő

irányát

megfordítjuk

a

rotor

bizonyos vezetékeiben.

1. ábra. Forgó gravitációs motor rotorja

A Mumetál vezeték hossza: l, keresztmetszete: S

1031

F = m g * g =  * mi * g Az egyenletben szereplő  a következő képlettel számolható:  = {1-2[(1+(1,86*10-4*(i04/f3)))-1]}

2. ábra. A forgó gravitációs motor metszete

A motor átlagos mechanikai teljesítménye: P = T*= (n*F*r)* = n*(*mi*g)*r* P = n**(S * l * )*g*r* ahol: 

n - a Mumetál vezetékkel átszőtt lemezek száma



 - a szögsebesség

A motor gyorsulása: a = 2*r = *g Ebből következően a szögsebesség:  = (*g/r) Ezt behelyettesítve megkapjuk, hogy a motor teljesítménye: P = n*(S * l * )*(3*g3*r) Vegyünk egy példát. Ha n = 200,  = 10, S = 3*10-7 m2, l = 200 m, = 8740 kg/m3, g = 9,8 m/s2 és r = 0,20 m, akkor azt kapjuk, hogy a teljesítmény:

1032

P = 45 503,7 W  61 HP. A motor átmérője 70 cm, hosszúsága pedig 100 cm!

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találod.

A gravitációs antenna

Írta: Fran De Aquino professzor

A

gravitáció

felhasználhatjuk. távolságokról

van

szabályozását Ez

különös

szó.

kommunikációs

jelentőséggel

Aquino

professzor

bír,

célokra mikor

elmélete

is

kozmikus

szerint

a

gravitációs változások azonnal észlelhetők a tér bármely pontján.

Az antenna egyszerűen egy vezeték, melynek hossza z0 és melyre oszcilláló áramot vezetünk. Vegyünk egy z0 hosszúságú Mumetál vezetéket, melyre ELF elektromos áramot vezetünk: ie = i0 * sin(*t) = i0 * sin(2**f*t) A Gravitáció Kinetikus Kvantum Elméletének 59. képletéből kiindulva könnyen megkaphatjuk a Mumetál antenna mg gravitációs tömegét: mg = {1-2[(1+(ie4*/643*c2*2*S4*f3*)*sin4(2**f*t))-1]} * mi ahol: 

ie - az elektromos áram amplitúdója (A)



0r - a vezető mágneses permeabilitása



c - a fény sebessége (m/s)



 - a vezető sűrűsége (kg/m3) 1033



S - a vezető keresztmetszete (m2)



 - a vezető elektromos vezetőképessége (S/m)



mi - a vezető inercia tömege (kg)



g - gravitációs gyorsulás (9,8 m/s2)



f - az elektromos áram frekvenciája (Hz)

Ez az egyenlet azt mutatja, hogy a gravitációs antenna súlya az ELF elektromos áram rezgésének megfelelően változik. Ismert tény, hogy a gravitációs kölcsönhatás során a Világegyetem összes részecskéje egy időben kommunikál egymással az úgynevezett "virtuális" kvantán keresztül. Ennek a gravitációs "virtuális" kvantának a sebessége végtelen, ezért mikor a Mumetál antenna gravitációs tömege megváltozik, akkor a hullám a téridőbe kiárad végtelen sebességgel és a változás azonnal észlelhető az Univerzum bármely részecskéje által. Magyarán az antenna által kisugárzott gravitációs "virtuális" kvanta azonnal eléri a világ összes részecskéjét. Mikor egy részecske elnyeli a fotonokat, a fotonok nyomatéka átadódik a részecskének és a 41. képletnek megfelelően a részecske gravitációs tömege is megváltozik. A fotonokhoz hasonlóan a gravitációs "virtuális" kvantának is nulla a tömege és a nyomatéka, ezért a részecskék gravitációs tömege szintén megváltozik, mikor elnyeli a gravitációs "virtuális" kvantákat. Ha a gravitációs "virtuális" kvantát kisugározza az antenna (mely pl. Mumetálból készült) és azt elnyeli egy hasonló antenna, mely ugyanarra a frekvenciára van hangolva, akkor a vevőantenna gravitációs tömegének változása a rezonancia elvének megfelelően megegyezik az adóantenna gravitációs változásaival. Következésképpen a vevőantennában indukált áram megegyezik az adóantennába vezetett árammal.

1. ábra. A gravitációs antenna elvi vázlata

A gravitációs "virtuális" sugárzás nulla, így a sugárzó antenna teljesítménye lényegtelen, ellentétben az elektromágneses kisugárzással. Következésképpen a gravitációs "virtuális" sugárzás vagy a gravitációs "virtuális" hullámok nagyon megfelelnének az információtovábbítás közegének, bármilyen asztronómiai távolságról legyen is szó.

1034

Az eredeti anyagot angol nyelven itt találhatod.

Megjegyzés: Aquino professzor elmélete a gravitációs antennáról nagyon tetszetős, de ha jobban belegondolunk abba, hogy konkrétan hogyan is lehetne ezt felhasználni, hogyan oldhatnánk meg pl. a modulációt,

akkor

egy

akadályba

ütközünk.

A

rádiótechnikában

ismert tény, hogy a vivőhullám frekvenciájának legalább tízszer nagyobbnak kell lennie az átviendő jel maximális frekvenciájánál, hogy így a jel torzítását a minimumra csökkenthessük. Még ha a telefonoknál

használatos

frekvenciavágást

alkalmazzuk,

ahol

a

beszédhang maximális frekvenciája 3,4 kHz, akkor is a vivőhullám frekvenciája

minimum

34

kHz

kell

legyen.

És

itt

még

nem

is

beszéltünk a zenei hangok, a képek, illetve a számítógépes adatok továbbításáról,

ahol

az

átviendő

jelek

frekvenciája

ennél

nagyságrendekkel nagyobb. De a gravitációszabályozásnál ELF, azaz nagyon hosszú hullámokat használunk, aminek a frekvenciája csak néhány mHz. Ez a kettő dolog tehát kizárja egymást. Nagyon valószínű, hogy itt nem ELF hullámokat kell használnunk, hanem nagyfrekvenciás hullámokat. A kérdés csak az, hogy ebben az esetben is kialakul-e olyan gravitációs változás az adóantennában, amit a vevőantenna még fel tud fogni a zajszint értékénél legalább egy nagyságrenddel erősebb jelként? Azt

tudjuk,

távolság

hogy

a

négyzetével

Elméletének

59.

rádióhullámok csökken.

képlete

pedig

teljesítménye

A

Gravitáció

azt

mutatja,

az

adótól

Kinetikus hogy

a

mért

Kvantum

gravitációs

változás a frekvencia köbével csökken. Érdekes kapcsolat van a tér, az idő, a gravitáció és a frekvencia között!

1035

A Mumetál vezetékről Az előző oldalakon olvashattuk, hogy olyan vezetékre van szükségünk a gravitációs szabályozáshoz, aminek nagy a relatív mágneses permeabilitása. Az egyik ilyen ötvözet a Mumetál. Ezen az oldalon ezt az ötvözetet vizsgáljuk meg egy kicsit közelebbről. A Mumetál vegyi összetétele a következő: Anyag

Tartalom

S

0,0006 %

C

0,0044 %

Mn

0,502 %

Si

< 0,010 %

Ni

80,00 %

Mo

5,0 %

P

0,0035 %

Fe

egyensúly

1. táblázat. A Mumetál vegyi összetétele

Az elektromágneses tulajdonságai a következők: Paraméter

Értéke

Elektromos ellenállása

0,55  mm2/m

Telítési indukció (10 OE)

7 500 Gauss

Maximális Permeabilitása max)

325 000

Indukció max-nál

3 000 Gauss

Korlátozó erő

0,007 Hc, Oersted

Curie hőmérséklet

454 °C

2. táblázat. A Mumetál elektromágneses tulajdonságai

Az adatokat innét és innét vettem. 1036

A Mumetál ötvözetet széles körben használják mágneses árnyékolóként a legkülönbözőbb esetekben. Árnyékolóként legtöbbször lemezként, fóliaként vagy csőként használatos, de a különböző szokatlan alakú testek leárnyékolására Mumetál vezetéket használnak. Számunkra is ez a megfelelő.

1037