节能环保的重大发明——谐振节电器——新发现和新发明是对全人类的重大贡献

曾凡昌 黄有银

(1.鞍钢弓长岭矿业公司审计处,辽宁辽阳 111008;2.南宁市亿丰节能科技有限公司,江西南宁 530000)

节能环保的重大发明
——谐振节电器——新发现和新发明是对全人类的重大贡献

曾凡昌1黄有银2

(1.鞍钢弓长岭矿业公司审计处,辽宁辽阳 111008;2.南宁市亿丰节能科技有限公司,江西南宁 530000)

在当代节能和环保是影响人们生产和健康的重大问题,中国人通过对调谐电路具有选择信号能力的研究,发现了新能量---谐振能,并发明了《谐振节电器》。

《谐振节电器》有四个大突破:一是节电原理的突破,二是节电设置的突破,三节电效果的突破,四是节电计算的突破。一个节电规律:节电效果与自然品质因数成正比。

节电专家黄有银利用《谐振节电器》做的节电工程,节电率为20-30%,最多达50%左右。推广利用谐振节电器的节电,是解决电能不足和改善环保污染的关键。

因为新发现和新发明是关系到世界人们幸福的大事,所以是对全人类的重大贡献！

此文章是反映世界领先科技成果，具有实用性、收藏性和科研性。

内电动势 谐振能 有功功率因数 自然品质因数 谐振品质因数

中国科学院前院长周光召说:“人们应该坚信,物理学的理论框架永远不可能完美。因此,在某一历史时刻,必有一个或不止一个创造性的观点有待发掘”。

图1

图2

在当代无功补偿的节电方法虽然在全世界推广,但因节电的原理不正确,无功补偿的节电效果无法解答,节电与窃电分不清楚,有的人还把节电效果当成窃电反对。

图3

图4

中国人通过对调谐电路具有选择信号能力的研究,发现了新能量---谐振能。因为谐振产生新能量,无功补偿和其它节电器的节电效果就有了正确的答案。

通过对无功补偿节电不同效果的分析,发明了《谐振节电器》,并且获得国家实用新型专利。关于谐振能的发现和《谐振节电器》四个大突破说明如下。

1 新发现——谐振能的存在

新发现和新发明必须有正确的参照物,外国人发明蒸汽机的参照物:水蒸汽推动壶盖动现象;中国人发现谐振能和发明谐振节电器的参照物:调谐电路具有选择信号的能力。

图5

1.1 调谐电路为什么具有选择信号的能力

(1)谐振与不谐振输出能量不相同,这是人们公认的事实。

(2)谐振时输出能量必须增大,这也是人们公认的事实。

在电信技术中承认上面两个事实,就做出千万种的发明。在弱电中没有提出有功功率因数问题,把视在功率当成总电能。

(3)调谐电路具有选择信号的能力,误认为输出增大能量来至电源？

1)产生失误的原因:在电工书中讲:串联谐振时负载中的总阻抗最小,电流最大,因此输出增大,能量来至电源。

2)经过无数实践证明:串联谐振时负载中的总阻抗最大,电流最小,从电源输出的电能不会增加,所以输出增大,能量来至谐振。表现从电容器中输出无功电流。

3)在电路谐振时感抗和容抗分析失误,不是互相抵消,而是互相合作产生“内电动”势,输出新的电能。如果电容器不输出无功电流,就不会产生谐振现象。

4)因为电工书对谐振总阻抗分析失误,所以对谐振能认识失误。

①在并联谐振时,如果感抗与容抗互相抵消,那么并联谐振时负载中的总阻抗也应当是减小的,电流增大的。实践证明并联谐振总阻抗增大,电流减小是正确的。

②串联谐振小试验结果:总阻抗增大,输入电流减小。串联无功补偿已经得到应用。

试验图片:图片中:左灯泡输出,右灯泡输入。

图1没有电容器,输出灯泡不亮。图2安装电容器,输入电流减小亮度减弱,电流减少14%,输出电流增大23.6%,灯泡亮度增大。

通过上面试验结果证明:调谐电路输出增大,能量来源电路谐振。

1.2 无功补偿电路与调谐电路的关系

(1)相同之处:组成的元件相同,感抗=容抗相同,欧姆定律都适用。

(1)不同之处:电能大小不同,品质因数不同,产生的谐振程度不相同。

图6

根据上面两方面分析推理:在支路中做无功补偿,负载中的电压、电流和功率必然产生三增大。实践证明推理是正确的,在无功补偿时产生三增大现象,并且节约了电能,减少了电费,用户和供电都获得了好处。

1.3 谐振能是怎样产生的

电流是由电子定向移动产生的,研究电子运动规律必须利用力学理论探讨。

1.3.1 什么代表能量

在宏观作用力代表能量,反作用力消耗能量;在微观交流电路中,电源电压代表能量,负载中的阻抗是反作用力消耗能量,表现产生电压降。

1.3.2 纯电感负载消耗电能的原因

当电感输出能量时,电源变成了负载。在一个周期中的任何瞬间,电源没有增加,负载也没有减少,所以一个周期中的平均功率,应当利用瞬时功率绝对值和的平均值计算,结果不等于“零”,与无功功率量纲的存在相符合。

书中利用代数和的方法计算,因为计算结果为“零”,误认为无功功率不消耗电能,起名为无功功率,按物理意义应当称为电磁功率。

1.3.3 电路谐振产生能量的原因

(1)感抗和容抗的电流与电压的相位相反,相差180度。都是保守力本身不消耗电能。

(2)在接通电源瞬间,电感不消耗电能,电源向电容器充电,把电能储存在电容器中;

(3)当充电结束电容器放电,此时电容和电源同时向电感负载输入电能,电源不消耗电能。书中称为电磁振荡。把电源和负载各一半时间的反作用力,转变为作用力,表现从电容器中输出无功电流,从力学方面看无功功率是由能量转变的,具有能量会做功。

(4)在电路谐振时负载中的功率因数是不变的,当电容输出无功电流时有功功率也会增大,有功功率计算公式:P=IUCOS;COS不变,I和U增加,P必然增大。

因为有功功率代表电能,谐振时有功功率增大,所以电路谐振产生谐振能。

1.3.4 谐振能与谐振现象的关系

(1)从哲学和力学方面分析:谐振现象是谐振能存在的表现,谐振能是谐振现象的产生原因,二者是不可分割的统一体,利用谐振现象,就是利用谐振能。

(2)承认谐振现象,否认谐振能的存在,谐振现象就是一个无源之水,无本之木。

1.4 怎样证明谐振能的存在？检验标准不同,所得结果不相同

(1)利用理论为标准:因为电工书中认为无功功率不代表电能,所以谐振能不存在。

(2)利用实践为标准:在电源和负载不变时,负载做功增大,证明谐振能的存在。

1.5 发现谐振能的意义

1.5.1 节电方法分两种

(1)利用减小负载容量和缩短用电时间方法,节约电能,不属于节电器。

(2)电感负载做功不变,利用增大电能的方法,节约电能,属于节电器。

1.5.2 当代的无功补偿,实际就是利用谐振现象的节电器

(1)在无功补偿时,负载做功只增不减,这是公认的。是否会节约电能决定于是否有新能量产生。人们否认节电效果的根据,就是谐振能的存在没有发现。

(2)谐振能的发现各种节电器的节电效果,就有了正确的答案,因为有新能量产生所以具有节电效果。输入+新能=负载做功增大。

谐振能是各种节电器的灵魂,谐振能的发现如果得到公认,必然会推动节电的大发展。

1.6 谐振能的存在与能量守恒定律的关系

(1)任何定律都是相对的,是有条件的。在没有电容器的电路中,输出等于输入,符合能量守恒定律。

(2)两种相反事物互相结合,产生的物理和化学现象,能量守恒定律不适用。1)共振、共鸣和谐振都是物理现象,不能利用能量守恒定律否认物理现象的存在。实践的现象是由事物的发展规律决定的,不是由人们的意志决定的。2)煤和油通过化学反应,输出能量大于输入能量,才会有用处。

1.7 物理能与计量能的关系

(1)从电源与负载做功方面的分析:视在功率代表总电能,当电源和负载不变时,负载做功大小与消耗的视在功率成正比。

(2)因为有无功功率和无功功率成本不同,在发电和用电方面的计量中,有功功率代表总电能也是正确的,所以物理能与计量能之间没有矛盾。

(3)因为有功功率和无功功率都是由能量转变的,它们是同胞兄弟。所以它们互相有联系,改变无功功率的大小,有功功率也会发生变化,补偿无功功率时会增加有功功率。

2 谐振节电器具有四个大突破

2.1 实用新型名称:谐振节电器

2.1.1 发明证书简介

证书号:第3286903号,专利号:ZL2013 20408166.8,授权公告日:2013年11月27日,发明人:曾凡昌,QQ:425554627;http://gclzfc.blog.163.com/

2.1.2 发明书摘要

谐振节电器,是一种利用谐振电路制作的节电器。它包括独立变压器、电容器、电感器、调压器;独立变压器的输出端与电感器、调压器依次连接,所述的电感器与电容器并联,调压器的输出端与电感负载连接。

2.1.3 发明原理

本实用新型谐振节电器电路基于谐振电路原理。有独立输入变压器串联适当的电感器。谐振节电器的三要素:变压器、电感器、电容器。

2.1.4 节电效果

经过试验:无功补偿时电能增大一倍多:平均节电率为20-30%,最多达50%左右。南宁某公司在混凝土搅拌站项目上试运行本产品,经测算:(1)节电前:负载做功功率28.8KW,有功功率因数0.31;(2)节电后:负载做功功率63.2KW,有功功率因数0.98(因为电源电压不变,输入的电流减小,输入的电能不会增大);做节电改造后,负载中的功率增大了34.4KW,(63.2-28.8)÷28.8×100%=119.44%。

2.1.5 并联谐振时负载中的电流

电源输入的有功电流与电容器输入的无功电流矢量和;

因IX2谐振时的总阻抗:Z2=U/IP;式中Q2表示谐振时感抗与纯电阻的比,称谐“振品质因数”。X2代表电路中的感抗,R代表纯电阻,IP为谐振时从电源输入的有功电流。

注:计算公式是假设电压不变,实际电压是增大的,所以计算出的电流值不是实际值,但不影响节电的计算结果。

2.2 为什么说谐振节电器有四个大突破

2.2.1 节电原理的突破

(1)世界公认的无功补偿节电原理:并联谐振时总阻抗增大,从电源输出的电流减小,提高总电路中的功率因数,减少线路中的有功损耗。

(2)谐振节电器节电原理:本实用新型谐振节电器电路基于谐振电路原理(利用谐振电路就是利用谐振能)。谐振电路的特征:电流或电压必须比原来增大。

2.2.2 节电设置的突破

(1)常规无功补偿设置:电容器+控制器,没有固定的条件。

(2)谐振节电器设置:电容器+独立变压器+串联电感器+控制器。

2.2.3 节电效果的突破

(1)常规无功补偿节电效果:在无功补偿时负载中的电压、电流和功率三不变。无功补偿的节电效果是减少线路中的有功损耗,无功补偿好处在供电,不在用户。

(2)谐振节电器节电效果:因为谐振时负载中的功率因数不变,电流和电压都增加,负载做功必然会增大,当负载做功不变时,就会减少输入电能,减少电费。

节电效果=线路节电+电感负载节电,对用户和供电都有好处。

①节电效果案例之一:并联谐振小试验:试验结果如图3、图4:左侧输出灯泡,右侧输入灯泡。灯泡亮度的变化,是电能变化的铁证。

图3没有电容器,输入灯泡亮。图4安装电容器,输出灯泡亮。

②节电效果案例之二:黄有银教授级高级工程师应用谐振节电器原理做的无功补偿:2013.07.11来信说:目前做节能工程,有用变频和补偿,会做补偿的人,不一定会做节电,最近,我在北海发现联记海产企业做节电工程前力调费3579.80元,一位做过补偿的人去做节电工程后,力调费13378.83元。电费增加,谁还能让他们做节电呢？

企业主不得不请我去查看,处理后,力调费为-79.96元(受奖)。电费节省53%,我们的做法实际上就是利用谐振节电,用电设备的功率因数都调到0.98以上。

他先后做100多个工程,没有一个不节电的,每年节约电费达2600万元以上。

③节电效果案例之三:治理有害谐波时节约电费50%以上:我们对中山市的一家塑料厂进行的治理就证明了这一点。这个厂的电费也从每月22万下降到10万左右。(22-10)÷22×100%=54%;(原来的电费是治理后的2倍多)。

2.2.4 节电计算的突破

(1)在当代谐振负载中的电流或电压增大结果计算不出来:

①在电工书中讲:并联谐振负载中的电流是输入总电流的Q倍,串联谐振时负载中的电压是输入电压的Q倍。Q=X/R;

②因为X和R都是谐振前的参数,计算结果谐振前后电流或电压值不变,计算不出电流或电压的增大值。Q可称“自然品质因数”,与谐振现象无关。

(2)谐振节电器新的计算公式:并联谐振时负载中的电流为:电源输入的有功电流与电容器输入的无功电流矢量和;因为Q2是谐振时的品质因数,大于自然品质因数Q,所以能计算出并联谐振后的电增加值。又因为电流增大,所以能计算出有功功率增加值,计算结果与实际节电效果相统一。

2.3 一个节电规律:节电效果与自然品质因数成正比,品质因数与频率成正比

2.3.1 自然品质因数物理意义

书中讲品质因数Q是感抗与纯电阻的比值:Q=X/R;Q也是电感负载中的无功电流与有功电流的比值:Q=I无/I有。

2.3.2 电工书中讲

并联谐振时负载中的电流为:I无=QI有;从计算公式中看Q值越大,无功电流也越大。谐振时品质因数Q2与自然品质因数Q成正比增大。

2.3.3 增加一个独立的变压器,串联适当的电感器的作用

(1)会降低原来电路的功率因数,提高电路中的品质因数。

(2)在电源和负载不变时,串联适当的电感器,会减少从电源输入的电能。

(3)把电容器和大电网隔开。电容器安装在变压器的输出端,在支路中做无功补偿。就会产生谐振现象,做出电流、电压和功率三增大的结果。

(4)收费电能表安装在变压器的输入端,测量出的电能是从电源输入的电能。

通过上面分析可以得知:为什么治理有害谐波节电效果比常规无功补偿节电效果大的原因。注意:串联电感器必须适当,无功补偿保持动态电磁平衡。

3 谐振节电器与节能环保的关系

3.1 为什么在解决能源和环保问题上,丢掉西瓜,抓芝麻

(1)中国的发电量比例从网上得知:煤电73%、水电14.6%、核电2.4%、气电2.3%、其他7.7% http://zhidao.baidu.com/question/146825175.html“其他”可能包括燃油电站、风力发电、海浪发电、太阳能发电等。目前国内风电的比例远低于核电。

(2)无功补偿节约的总电量,大于总发电量。

1)不论无功功率是否会做功,没有无功功率是不行的。根据欧姆定律视在功率是守恒的:①电源(包括内电动势)输出的视在功率与负载消耗的视在功率是相同的。②在电源和负载不变的条件下,负载做功大小与消耗的视在功成正比。

2)从实践中得知,无功功率的需要量比有功功率还要多。

如果不补偿无功功率,全国电能就会减少50%以上,就会有50%以上的企业因缺少电能而停产,因此无功补偿的作用是极大的。

3)在补偿无功功率时,有功功率和视在功率按同一比例增大。

①电感负载好比一个纯电阻与纯电感的串联电路,存在着阻抗、电流和功率三个三角形。在无功补偿时,因总电路中的电流减小,提高功率因数,所以输入的有功功率不会增加。

②当电路谐振时负载中的电流和电压增大,功率因数不变,所以视在功率和有功功率按相同的比例增大。所以按有功功率计算,无功补偿节约的总电量也大于总发电量。

③单台设备节电成功案例,文章前面说的:做节电改造后,负载中的功率增大了34.4KW,(63.2-28.8)÷28.8×100%=119.44%。

从发电到用电层层补偿,一定会大于单层节电的效果超过50%,即增大一倍以上。

(3)为什么在解决能源和环保问题上,丢掉西瓜,抓芝麻！

通过调查发电量比例,得知什么是西瓜,什么是芝麻。

(1)风力发电、海浪发电、太阳能发电等,目前国内风电的比例远低于核电。核电2.4%,风力发电、太阳能发电小于2.4%,与利用谐振节约的电能量相比好比是芝麻。(2)因为利用谐振节约的电能大于总发电量,与风能和太阳能发电比就好比是西瓜。(3)从发电量统计得知,世界至今没有承认谐振能的存在,所以丢掉西瓜,抓芝麻。不论怎样抓,不会解决大问题。(4)发现谐振能,发明谐振节电器,是解决世界能源和环保的关键。谐振能公认之时,就是能源和环保解决之日。

3.2 无功补偿节电原理不正确,阻碍了无功补偿节电的发展

3.2.1 节电与窃电分不清楚,打节电官司

(1)节电专家黄有银来信说:我做了几十家企业的节电工程中,有过一个企业抄表员说我是窃电,后来抄表员报到县供电公司,供电公司来人解剖节电器,认定不是窃电,是正常的无功补偿节电(在支路中利用谐振能做的无功补偿)。

(2)电工论坛网友说:我在教学中有位学员就是这样说的:他们单位的电度表是电业局的人安装的,表的读数是电业局的人抄的,但是电业局的人说他们偷了电,要罚款。

单位不同意,就去打官司,电业局输了！学员说确实他们单位用电多,而且多得多,但是他也不知道原因,反正他们没有偷电。

节电官司说明什么？说明理论与实践相矛盾,理论阻碍了实践的发展。

3.2.2 把节电效果当成窃电反对,节电还能发展吗

电工论坛是一面镜子,反映出人们对无功补偿节电的认识有问题。在电工论坛中发表节电奇迹的文章,受到多数人的反对。

(1)一位大学教授说:安装电容器的好处在供电、发电！好处不在用户！！！

(2)退休教授回复中说:gclzfc老先生说“推动无功补偿节电的大发展”是一个错误的说法,给人以错觉！特别是给用电用户一个错觉,认为并联电容器可以少交电费30%,那是绝对不可能的,……,是自欺欺人而已！

3.3 谐振节电器是无功补偿的新发展

3.3.1 电容器安装位置不同,负载做功大小不相同

电网好比是大海,支路好比是小河,谐振输出电能好比是下雨。

(1)天上下雨不会改变大海的水位。当电容器安装在大电网附近并且直接与大电网相通,谐振输出电能不会提高电网的电压值,电感负载中的电流、电压和功率三不变。

(2)天上下雨会改变小河的水位,称为涨水。当电容器安装在支路中,不直接与大电网相通,谐振输出电能会提高支路负载的电压值,负载中的电流、电压和功率三增大。

3.3.2 当无功补偿做出三增大,电能表安装位置不同,节电效果不相同

(1)电表安装在电容器附近,测量出的电能是谐振后的总电能,测量不出节电效果。

(2)电能表安装在变压器的输入端,电容器安装在输出端,才会测量出节电效果。

3.4 谐振节电器与节能环保的关系

(1)谐振节电器达到理论与实践相统一,如果得到社会公认,节电会飞速地向前发展。在现在的节能基础上,全国还会提高节电率20%以上,其意义是极大的。

(2)电能节约20%以上,环保也会提高20%以上。

(3)谐振能是最理想的能源,有五大特点:是最清洁,成本最低,容量最大,应用最方便,运行最稳定。是一次投资,年年受益,是对人类贡献最大的能源。

3.5 谐振节电器具有科学研究价值

3.5.1 直流节电器的发明,在节电和环保中会起到关键作用

直流节电器:已经获得国家实用新型专利,专利号:201120445078.6。

直流节电器实际是交流节电器中的特殊电路,经过整流在直流电路中应用,所以起名为“直流节电器”,在当代电动车和摩托车中急需要这种节电器。

(1)直流节电器小试验结果:输入不变,输出增大一倍多,具有节电效果。

图5:无电容器,灯泡无光;图6接电容器,灯泡有光。

①输入功率:0.280×11.94=3.34瓦。②输出功率:0.163×67.2=10.95瓦。

③输出与输入对比:(10.95-3.34)÷3.34×100%=227%,增大一倍多。

(2)“节能控制主机”,电能增大3倍多。hyz 403315723@qq.com网友来信说:“节能控制主机”在阻性负载中应用节电率最高达75%,相当于把电能增大3倍。

①“节能控制主机”是利用谐振能产生的电能。负载做功不变,消耗电能减少。

如果输入功率不变,做功就会增大3倍。

②制造实用的直流节电器,对个人是难事,对组织是很容易的。

只要对“节能控制主机”适当修改,整流,就变成了实用的“直流节电器”。

(3)直流节电器是社会发展的需要。电动车存在两大问题:一个是成本高,另一个是行程短。利用提高电池质量的方法,解决不了根本问题。发明直流节电器,如果电能提高一倍多,就有实用价值,提高3倍,就会解决两大难题。

(4)直流节电器应用与环保关系极大。如果电动车取代汽车,对减少城市污染问题,就起到了重大作用,这是中国人的梦想,是全人类的希望！

3.5.2 在交流电路中,利用谐振不断的扩大电能。是实践发展的原因

(1)在不利用谐振能的情况下,输出等于输入,永动机不存在。

(2)在利用谐振能的情况下,输出大于输入,永动机就会存在。

①我们单位企业用电量很大,有异步电动机和同步电动机两种。

领导要求同步电动机过励运行,发现同步机开动后,电动机的端电压不降,反而升高。从书中得知:同步电动机过励运行,相当于调相机,会输出无功电能。调相机又称为无功发电机。如果两种电动机同时都带动发电机发电,就会输出的总电能大于消耗的总电能。

②“节能控制主机”,电能增大3倍多。普通电动做功效率按50%计算,利用节能控制

主机输出的电能,用电动机带动发电机发电,电能一定会输出大于输入。

最后说明:谐振能的发现和节电器的发明不是个人的智慧。

(1)是实践发展的原因:无功补偿节电原理与节电效果相矛盾。

(2)是人类智慧的结晶:在当代各种节电器,都有节电效果,最多增大3倍以上。

(3)是科学杂交的产物:利用哲学和力学理论分析,发现谐振产生新能量---谐振能。

(4)是学习毛著的硕果。获得三件宝:显微镜、透视镜和永远镜。

曾凡昌(1941.3.5—),男,籍贯:辽宁省辽阳市,单位:原工作单位在鞍钢弓长岭矿业公司审计处,职称:工程师(退休),研究节电30多

年,发表节电论文六篇,编写《电子力学》95年内部出版(QQ425554627)。

黄有银(1938.07—),男,毕业时间:1965.08,中国科技大学(本科),教授级高级工程师,原工作单位:广西广播电视科研所,职务:所长,

现工作单位:南宁市亿丰节能科技有限公司,单项节电率最高达50%左右,总工程每年节约电费达2600多万元。