Схема Д. Смита (неонник) при работе на накопитель
Для опыта взял две одинаковые катушки, намотаны в навал (беспорядочная намотка) эмалированным проводом длиною около 8 метров каждый, сечением 0,4…0,5 мм, диаметр намотки около 2,5 см, т.е. чуть шире сердечника. Сердечник от ТВС использован. Катушки соединены по схеме Смита, с заземлением средней точки трансформатора (на самом деле оказалось достаточно собственной емкости общей точки осциллографа для данной схемы, т.к. схема сбалансирована). Осциллограф без заземления корпуса использовался при измерении. Диоды использовал ВЧ. Обмотки L1 и L2 расположены рядом, т.е. на одном керне сердечника.
Смысл опыта разрядить С1 на С2, когда в С2 есть накопленная энергия и посчитать эффективность схемы.
Для зарядки С1 (рис.2) использую внешний источник постоянного напряжения (ИПН), напряжение холостого хода которого 39 В. Провода, идущие к ИПН после зарядки отбрасываю (оба), чтобы не влиять на схему, не разбалансировать.
Поскольку емкость С1 быстро разряжается (тип К73-17В использовал), а измерить его на прямую не получается, т.к. это разбалансирует схему, за счет емкости общей точки осциллографа, то примерное напряжение на С1 можно вычислить по графику, измерив осциллографом разрядку С1 по времени, приведенному ниже.
Примерно за 4 секунды (пол экрана по времени) емкость С1 разряжается с 38 В до 30 В.
Сначала посмотрю напряжение на катушках L1 и L2, чтобы посмотреть напряжение на С1.
Если зарядить емкость С2 выше 20 В, то схема не работает, т.к. не хватает напряжение, чтобы открыть верхнее плечо и мы увидим, как запасённая энергия в конденсаторе С1 просто болтаться в катушке на низкой частоте (НЧ), что ниже показано.
Что хорошо, синус чистый, сердечник не уходит в насыщение. При снижении напряжения С2 до 10 В получаем зарядку емкости С2, когда С1 отдает энергию, обмотки L1 и L2 друг друга ускоряют, график по рис. 2 получается следующий.
Мы видим, что остаточное напряжение на С1 снижается, когда возникает НЧ синус в районе 10 В (чуть может больше), это напряжения определяется суммированием напряжения голубого и жёлтого графика, в момент возникновения НЧ синуса (когда емкость С1 разрядилась на схему). Ёмкость С1 должна во время разрядки иметь напряжение 31 В (5 сек выдержка по рис.1) и разрядиться на схему в итоге до 10 в, до напряжения С2.
И теперь измеряем напряжение на С2, по следующей схеме.
Ниже полученный график
Считаем энергию С2, где напряжение растет с 7 В до 8 при разрядке С1.
Wc2до=1/2CU2=1/2 100мкФ*7В2= 2450 мкДж.
Wc2после=1/2CU2=1/2 100мкФ*8В2= 3200 мкДж.
Прибавка (прибавочная энергия С2) равна 750 мкДж
Емкость С1 разряжается с 32 В (4…5 сек выдержка) до 8 В (напряжения нагрузки)
Wc2до=1/2CU2=1/2 1,5мкФ*32В2= 768 мкДж.
Wc2после=1/2CU2=1/2 1,5мкФ*8В2= 48 мкДж.
Разница (потеря энергии С1) равна 720 мкДж.
Разница, скорее всего, вызвана погрешностью измерения, схема ничего лишнего не дает в таком варианте, а если и дает, то очень не значительно. Но как видим, схема достаточна эффективна в импульсе. Минус схемы в том, что остаточная энергия в С1 болтается в контуре, пропадает или нужно источник подстраивать в резонанс. Поэтому, если использовать такую схему, то на низкое напряжение нагрузки (С2).
Что касается движения токов в такой схеме, то скорее всего, оно выглядит, как показано ниже на схеме.
Имеем обычную трансформаторную связь между обмотками. Из этого опыта делаю вывод, что т.н. неонник Д. Смита работает на низкое напряжение, что логично, т.е. он отдает всю запасенную энергию в виде высокого напряжения в нагрузку, например аккумулятор, разрядник в схеме Д. Смита необходим, чтобы подключать нагрузку в момент максимума напряжения на С1.
На самом деле можно использовать одну катушку, запасая энергию в собственной емкости катушки, т.к. емкость на высокое напряжение (порядка несколько кловольт) имеет большие потери, да и дорога из-за применения качественного диэлектрика. Поэтому система с двумя катушками выгодна, это увеличивает собственную емкость в катушке, за счет разнополярного напряжения, именно поэтому Д. Смит использует неонник, скорее всего без дополнительной параллельной емкости С1 (для данной схемы).