テスラバッテリースイッチのさらなる改良・・・

集合コンデンサの増強

 今回、出力ライン上にあるコンデンサの容量を２倍にしてみようと思う。

秋月電子で大容量コンデンサを購入。1枚に22uF 25Vのチップコンデンサが7個ｘ4列並んでいて、一列が154uF 25Vで、4列あるから616uF 25Vにすることができるもの。これが合計40個。

耐圧を100Vにしたいので、4列を直列につないで一枚が38.5uF 100Vにしていく。

そして最後にピンをはんだ付けして足をつける

そうして作ったものを基板の上にピンソケットをはんだ付けしたところへ並べていく。

38.5uF 100Vを20個並列に接続する。これを２セット分1枚の基板の上に作った。

ちなみに、計算では、38.5uF×20個＝770uFなのだが、そう簡単にはいかない。

LCRメーターで測定したところ、527uF程度にしかならない。もう片方も514uFだった。

ESRが0.04Ω、Θは-85.3°となるので、配線や配置方法など色々な要素が絡み合って、容量が減っていくようである。

本体に増設

テスト

コンデンサを2倍に増強してみたが、6Wランプ負荷の結果はほとんど同じだった。

前回テストしていなかったが、15Wランプ負荷を点灯させてみた。

出力は7.78Wと、思ったよりもランプが明るい。

バッテリーは充電されることなく、どんどん消費していった。

ちなみに、60Wランプは全く点灯できなかった。

考察

15Wランプを点灯させることができたが、60Wランプは無理だった。

以上から大きな出力を得ることは難しい。しかも、15Wクラスでは、バッテリーの消費が早くなり、とてもオーバーユニティとは言えない。

電子式スイッチは、小型の負荷を動かす程度には作れる可能性があるかもしれないが、半導体を使うことによる制約やロスなどから大きな装置にするのは困難だと思えてきた。

私が目指しているのは、通常の家庭でも使える程度の電源、数kWオーダーのものなので、このまま実験を継続するのはあまり意味がないように思えてきた。

もしもテスラスイッチの実験を続けるのであれば、スイッチ部をメカニカルな回転式スイッチにした方が良いように思う。

その理由は、２つあって、ひとつはダイオードが不要になること。もうひとつは、接点の火花。

電子式スイッチは、電流の逆流防止用ダイオードが各所についている。これが出力の電圧低下を引き起こしていること。トランジスタを保護するためとは言え、余分なパーツが増えるのは効率の低下となる。

そして、接点で火花が生じることは、オーバーユニティの条件だと考えている。火花が空間の安定を破ることで、火花部分のピンホールからエネルギーが取り出せるのではないかと思っている。そういうことない電子式スイッチは不利である。

ということで、電子式スイッチを使ったテスラバッテリースイッチの実験はこれで終わりにすることにした。

テスラバッテリースイッチ改良３のテスト

トランス2次側の電圧波形

 出力トランスが変わったので、その出力がどのような電圧波形となり、スイッチ周波数が変わるとどのように変化するのかをオシロスコープで確認した。

負荷は6W電球

LEDの数字は、電球にかかる電圧と流れている電流。

この画像は、切り替え周波数500Hz時のトランス出力（トランジスタのベース・エミッタ間電圧）で、改良前よりも波形の電圧は大きくなった。これでトランジスタのONもより確実になるだろう。

しかし周波数が低いため、矩形波として伝達されずにS字カーブを描いてグランドレベルに戻ってしまっている。トランスでは低周波のパルス伝送をすることはきびしい。

この傾向は、50Hzなどではとても顕著となり、ON期間は40％以下となってしまう。

矩形波として伝送されるには、すくなくとも5kHz以上必要だった。

周波数を50Hz～20kHzまで何点か測定したが、出力は500Hz～1000Hz付近で最大となり、それ以外は下がっていく。

周波数が高くなるにつれて、今度はトランジスタの立上り時間が影響して、ON期間が短くなるようだ。また、浮遊容量等により、ON直後に波形が乱れるようになる。こういったことが要因となり、周波数が高くなっても出力が低下しているのだと思う。

出力電流波形

次に電流波形を見てみる。

スイッチするタイミングでスパイク波が生じる。このスパイク波が超効率にかかわっているのではないだろうかと疑っているのだが、実体がよくわかってない。

そのスパイク波は、一定ではなく、小さいときもあれば、突然大きくなるときもある。

時間のレンジを5ms/Divにして、トリガーを大きめにしたときに、スパイク波が周期的に大きな波を打つように出ていることが分かった。だんだん成長して大きくなって消滅するようだ。

しかし、この波は何を起因としているものなのだろうか？

改造後の考察

結論として、今回トランスを交換する改造を行ったが、出力には大きな差はみられなかった。

出力電流を制限しているものとして、トランジスタのONが不十分なのではないかと疑っていたが、そうではなかったようである。

となると、出力ライン上に載せてある大容量のコンデンサ（平滑用コンデンサではない）だろうか？

次は、もう少しコンデンサ容量を増やしてみた場合にどうなるのか確認してみることにする。