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电容发电机
[楼主] 作者:王普霖  发表时间:2017/08/15 18:21
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我们都知道,老式收音机中有一种空气介质的可变电容器,具有动片、定片和一根转轴。它们有单联、双联、三联、四联各种形式,做收音机频率调谐用。但这种可变电容器都有一个限位,只能拧上半圈。这种可变电容器,只有向一个方向旋转电容量才会增大,达到最大值就不能旋转了。现在我把这个限位装置给取消,它就可以向任意方向旋转了。这样的可变电容器,其电容量是周期变化的,每旋转一周有一个最大值和一个最小值。这样的电容器,我可以把它制造成一个电容发电机。

 

可变电容器的电容量一般都小于同体积的固定电容器的电容量。一个小容量的可变电容器和一个大容量的固定电容器并联,改变可变电容器容量时,其对整个并联电容器的电容量没什么大的影响。因此,大容量的电容器就可以看作一个电荷池,可以吐纳电荷而电压保持几乎不变。

 

我给这个并联电容器充电,电容器电荷充满后,断开充电电源,如果不考虑电容器有漏电,则并联电容器上的电压永不会释放。

 

如果我在两电容器之间,再串入一个变压器的初级线圈,这三个器件就构成了环形串联。这时我对一个大容量电容器充足了电荷,等于也给小容量的可变电容充满了电荷。电荷充满后,断开充电电源,这个电容发电机就制作成功了。

 

通过可变电容器的轴输入转动的机械能,变压器的次级就能源源不断提供出电能。

 

电容发电机的发电原理很简单,可变电容器周期变化的电容量引起周期性的充放电,在电路中产生交变电流。大容量固定电容器起到电荷池的作用,大容量电容器两端的电压基本维持不变。 

 

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[楼主]  [2楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 10:17 

可变电容器,人们从来都是把它在电路中做调谐频率用的,谁往发电机上想过?只有我一个人。我时刻牢记着Q=CU、U=Q/C这个公式。当这个C变大或变小时,U就会变化,这是谁都知道的。人们在使用它的时候,都是在它和电感作用后改变固有振荡频率上思考的,这时就没人想着它还能改变电压了。

两串联电容器,由于可以做到电容量相差悬殊,因此在电路中充满电荷的两电容器,其中的大电容器的容量可以是几千、几万、几十万倍于可变电容器的容量。发电过程中,可变电容器上的电荷量变化,而大容量电容器的电压基本不变。可变电容器容量变小时,它释放电荷给大容量电容器,形成放电电流;可变电容器容量再变大时,它从大容量电容器中吸收电荷,形成充电电流。

我们看到,串联在两电容器之间的那个变压器初级线圈,流过的是交变电流,并无直流分量。这就是构思非常巧妙的电容发电机。

这个电容发电机上的变压器其实不是必需品。使用灯泡直接代替变压器初级,一样可以输出能量使灯泡发光。同样,发电所需能量也是从可变电容器机械轴上输入的,并不损耗电容器上的总电荷量。

电磁发电机可以通过调整激励磁场达到稳定输出电压的目的。当轴端输入的转速不变时,比如负载变化了,电流变化了,由于发电机内阻抗的原因,会使输出端电压有起伏,此时可以用闭环自动控制的方法改变励磁电流,达到稳定输出电压的目的。

我这个电容发电机也可以使用相同的方法,改变大容量电容器电压的方法实现。和电磁发电机的“励磁”相对比,我大容量电容器上的电压也是一种激励源。我把它叫做“励电”。

我这个特殊制造的可变电容器的动片和定片可以做成交替的扇区。一个旋转的圆盘上可以等分出N个扇区,那么可变电容器的轴旋转一周时,电容量的变化就是N个周期。这样我还可以利用低的转速获得高频率的电能输出。比如我分出100个扇区,可变电容器旋转一周,我就能得到100个周波。

把动片和定片分成N个扇区是很容易的。比如我把动片和定片都用圆盘形的印刷电路板来做。先把圆盘2N扇形等分,间隔腐蚀掉一个扇区的铜箔,保留一个扇区的铜箔,最后就剩下了N个扇区的铜箔。这样,旋转轴旋转一周,可变电容器的容量就在最大和最小之间变化了N次,达到了高频输出的目的。

电容发电机由于没有旋转的铁心和铜导线线圈,它的转子可以做到很轻。由于可以N等分出相同的扇区,因而可以在低转速下获得高频率的输出。如果不使用变压器,还没有了铁损。因此,电容发电机是一个高效率发电机。
 [3楼]  作者:liuliuliu123  发表时间: 2017/08/16 11:04 

理论上原理是成立的,但没有实用价值。P=0.5*U*U*ΔC;电容量C和C的变化率大不了,功率太小。
[楼主]  [4楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 11:09 

我在无偿地向社会贡献出我的构思、构想、物理机理,一般是得不到什么赞赏的。这个电容发电机的原理完全可以申请发明专利,而我却在这里公开。人们可能却会认为我很傻,为什么不去申请专利?其实我对名利十分淡薄,我只求对社会贡献最大,不求索取。

得不到赞赏是情理之中的,但是得到污蔑却是我始料不及的。朱顶余看不懂这个发电原理,他就说这是一堆梦呓。按道理说,他那类的智商的人不应该看不懂的,但是他急于攻击我,就根本没有心思去看懂,就迫不及待发出了污蔑之声。
[楼主]  [5楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 11:10 

对【3楼】说:
那属于工艺上的问题了。原理上成立,就有办法把功率做大。可变电容器的最大容量和最小容量之比做到100:1是没有一点问题的。收音机用的单联就能到达这个水平。
[楼主]  [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 11:56 

我写的东西力图让妇孺、酒吧女郎都能看懂。因此我要详尽地描述它,让那个看不懂的人最终能够看懂。等他看懂了我写的东西,知道我写出来的东西是对的了,他自然就变成我的学生了。但不包括广大网友,因为大都数人都是能看懂的,不用我细说就都能懂的。

说三个器件串联起来就有那么大的功效吗?怎么个串联法?任意!大容量电容器、小容量可变电容器和一个变压器初级线圈串联成一个环就可以了。她可能掌握不好,那我就给她画出来:

在一个等边三角形Δ上有三个顶点,A、B、C。A点在上面的尖儿上,B点在右边儿下角的尖儿上,那么C点不用说,她也能知道在哪个尖儿上了吧?妇孺知道。
我把一个1000微法拉的电容器正极接到A点,负极接到C点上,把一个1000皮法拉的可变电容器的动片接到C点,定片接到B点。我再在A点和B点之间接上负载,它可以是灯泡,也可以是变压器初级。可变电容器动片一般都接地,保证旋转轴是零电位,我也把C点接地。这个连线工作就做完了。

下一步,进行充电。我把直流电源正极通过一个电阻接到A点,直流电源的负极接到C点。须臾,充电完毕。我取下充电电源,这个大容量电解电容器上就有了电压+U。小的可变电容器上的电压也是+U。负载上的电流为零。

这时我转动可变电容器的轴,把它从1000pF的位置转到10pF的位置,这就是100倍的容量变化。这时,可变电容器向大容量电容器放电,电路中出现逆时针电流。我继续旋转动力轴,可变电容器的容量由10pF向1000pF方向变大,这时大容量电容又向可变电容器充电,电流反过来成了顺时针的了。我不断地旋转动力轴,电能就源源不断地从变压器次级得到输出。到此,我认为我的描述够细的了,妇孺都已经懂得了。不知道他懂得不懂得?
[楼主]  [7楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 11:57 

按照【3楼】给出的公式P=0.5*U*U*ΔC
当U=10000伏特,ΔC=990pF时,可以给出输出功率0.5*10^8*990*10^(-12)=0.0495瓦特的功率。
[楼主]  [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 12:11 

如果我进行N倍频使用(当然极板面积要大一些或增加一定数量的极板)还是保证ΔC=990pF,取N=100,还是每秒转一圈,这个输出功率就变成了4.95瓦特。如果按照一般发动机的转速,达到50转/秒,这个输出功率就是247.5瓦特。
[楼主]  [9楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 13:28 

电容器的ΔC可以做到100:1或更大。这里的U可以做到很高,只要不击穿真空介质就可以。比如整个可变电容器放在真空下,其击穿电压能达到每毫米几万伏没有一点问题。电容量可以通过增加极板的面积和数量解决。因为它还可以分扇区进行倍频,在高频发电的情况下,这个输出功率就容易提高了。
[楼主]  [10楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/16 13:56 

朱顶余这种人,肯定咬定我说的不对,因为他只要一承认我说得对、他一开始没看懂,他立刻就沦为我的学生了。他岂肯承认?
[楼主]  [11楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/17 00:49 

其实【3楼】给出的式子只是半个周期的做功,一个整周期含有一个来回,一个整周期的对外做功是W=U*U*ΔC=0.099焦耳。

在可变电容器体积不发生变化时,仅仅靠100倍频的扇区划分,可变电容器转一圈就有9.9焦耳,如果它每秒转50圈,它的输出功率是495瓦!

前面少算了。
[楼主]  [12楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/17 07:51 

把可变电容器转半圈的电容量的变化量ΔC=990pF变成转1/2N圈就变化ΔC=990pF,等于功率一下子提高了N倍,我们看看是不是极板面积要增大N倍呢?答案是否定的。

我们只来看一下两个极板就可以了:一个动片,一个定片,都是圆盘形印刷版制造,按照一圈一个变化周期的制造方法,两个片上的铜箔都要腐蚀掉一半儿,剩下的只是半月形敷铜面。我们看老式的可变电容器就是这样子,动片是半月形的。所以用圆盘制造动片,也要腐蚀掉一半的铜。留下的一半集中在半个圆上。敷铜总面积是1/2圆盘面积。我N倍频的方法是把这个1/2圆盘面积的铜均分到N个扇区去,总的敷铜面积不变,还是1/2圆盘面积。每个扇区的敷铜面积只是1/2N圆盘面积!这样两组盘片相对转动,敷铜的扇区之间相互对齐时,总电容量不变!相互完全错开时的最小电容量也几乎不变。要知道,敷铜扇区和敷铜扇区相隔着不敷铜的相等大小的扇区,但是这些敷铜扇区在转轴处又都是连接在一起的。所以,理论上扇区可以安排很多并不影响总电容量。但是电容量对角度变化率一下子就提高了N倍。也就是说,在不增加可变电容器盘片直径的情况下,仅仅靠提高扇区的等分数量,就可时发电功率提高到N倍!

真是不算不知道,一算吓一跳!这就是说,一个最大容量1000pF的、容量周期是一圈可变电容器,在体积没有任何变化的基础上,仅仅靠把敷铜N等分到盘片上,就能提高输出功率N倍!
[楼主]  [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/17 07:51 

这三个器件无论怎么连接,只要接成环路,一定能从某个旋转方向看到:大容量电容器—小容量可变电容器—负载,这样一个顺序。怎么接也接不错。真是绝了!这事我就交给任何人干,也都干不错!真能气死人!
[楼主]  [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/17 07:51 

电容发电机,因为可以使用高电压的“励电”,还可以使用扇区倍频很多倍,它成为高压发电机是高效低损的。高压电源因为电流小,铜损就小,加之这里没有绕组,动片、定片都是简单的并联,导线长度也很短,几乎可认为无铜损。由于没有了铁心(变压器可省去),也没有铁损。接负载的两端可以直接接入整流桥,变成直流电传输,连线路的功率因数损耗也没有了,就更加经济了。

没有了这些损耗,就省去了大量的散热设施,精密制作的电容发电机,其功率/体积比不会比电磁发电机的小。
[楼主]  [15楼]  作者:王普霖  发表时间: 2017/08/19 17:59 

电容发电机中的电容量是随角度线性变化的,到了最大值和最小值时又反过来线性变化,电容量C和角度θ=ωt的关系是三角波的周期函数,需要使用傅里叶变换,把它分解成各次谐波。因此,变容量的电路还和普通的计算方法有所区别。

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