Он предельно прост, а ещё больше очевиден, поэтому для наглядности и поясняется несколькими рисунками, на примере самого простейшего устройства. 
Первые два рисунка - всего лишь напоминание - как схематически изображается магнитное поле соленоида. Справа изображён разрез соленоида по его оси таким, каким он здесь будет изображаться дальше. Соответственно кружочки с крестами - разрезы проводов, по которым ток течёт от наблюдателя. Кружочки с точками – разрезы проводов, по которым ток течёт к наблюдателю. Сплошные стрелки – направление магнитного потока внутри каркаса, на которой намотан соленоид. Сплошные линии – разрез каркаса (катушки), на котором намотан соленоид. Из этого же рисунка видно, что если не ограничиться намоткой провода в один слой, а, дойдя до щёчки катушки, продолжать мотать провод назад вторым слоем в том же направлении, то разрез такой двухслойной катушки индуктивности будет выглядеть следующим образом. 
Отсюда же ясно, что совсем иная картина магнитного поля двухслойной катушки будет, если после окончания намотки первого слоя провод перегибается на 180 градусов назад и второй слой наматывается уже в обратном направлении. Поле такой катушки выглядит уже так. 
На этом рисунке стрелки навстречу и знаки равенства с 0 означают то, что внутри (и снаружи, кстати, тоже) такой катушки магнитного потока нет. Магнитный поток создаваемый первым слоем компенсируются встречным магнитным потоком от второго слоя. Поэтому представляется, что такая катушка полностью без индукционная. Просто это некий своеобразный вариант бифилярной, без индукционной намотки. Так как при такой намотке первый и второй слои намотаны параллельны проводами, Только один слой выше другого, а выводы их соединены с какого-нибудь одного конца катушки. 
Однако это не так. Чтобы убедиться в этом, достаточно обратиться к рассмотрению только выделенного пунктиром и увеличенного фрагмента последнего рисунка. Слои в этом случае вдобавок отодвинуты друг от друга, как это и имеется в реальном устройстве. Хотя бы на толщину изоляции между ними. Витки провода в левой части рисунка раздвинуты лишь на рисунке для наглядности, чтобы уместить круги со стрелками, показывающими направление магнитных потоков создаваемых отдельными проводами. Как видно из этого рисунка, магнитный поток между раздвинутыми слоями первичной обмотки очень даже существует и никуда не девается. Он остаётся не скомпенсированным. Взаимно компенсируется магнитный поток при такой намотке проводов только выше или ниже этих двух слоёв. И именно поэтому эти два слоя и служат первичной обмоткой устройства с односторонней индуктивной связью. Вторичная обмотка наматывается самым обычным способом. И конечно во всех случаях обе они должны располагаться на одном общем для них замкнутом магнитопроводе. Вторичная обмотка может быть расположена за пределами первичной. А может и быть расположенной непосредственно между слоями первичной. Видимые параметры устройства от этого меняются незначительно. Опробовано. Внутреннее расположение вторичной обмотки и было сделано в самом первом опытном образце. Схематически такое изначальное расположение и соединение обмоток можно изобразить так. 
Индуктивная связь первичной обмотки со вторичной осуществляется за счет этой самой не скомпенсированной части магнитного потока. И она вовсе не так слаба, как может показаться с первого взгляда. У первого же опытного образца коэффициент связи первичной обмотки со вторичной (он же КПД устройства) равен приблизительно 30%. А этот образец ведь и изготавливался не с целью достижения его максимальной величины, а лишь для того, чтобы проверить само наличие и работу этой не скомпенсированной части магнитного потока. При подаче же переменного напряжения на внутреннюю вторичную обмотку, ЭДС в первичной обмотке должна бы возникать. Но возникать при этом она должна одинаковой величины и "одного направления” в обоих слоях первичной обмотки. В результате, при такой параллельной намотке этих слоёв, разница потенциалов между выводами первичной обмотки (1 и 2), наведенная током текущим во вторичной обмотке, всегда остаётся равной нулю. Естественно и при замыкании выводов первичной обмотки амперметром, никакого тока он не показывает. То есть, в итоге первичная обмотка вообще не чувствительна к "постороннему” магнитному потоку, хотя сама "свой” магнитный поток создаёт, при подаче на неё напряжения. Это и есть элементарное устройство с односторонней индуктивной связью. Справедливость этой догадки была проверена на нескольких изготовленных таким способом, опытных образцах, отличающихся друг от друга размерами, магнитопроводами, количеством и сечением проводов обмоток и т.д. Известной индуктивной связи вторичной обмотки с первичной, нет ни у одного образца. Оно и естественно при таком способе намотки первичной обмотки. А вот коэффициент индуктивной связи первичной обмотки со вторичной у этих образцов колеблется в широких пределах. Впрочем, и это тоже вполне естественно, учитывая их конструктивные отличия. Можно добавить, что индуктивность всей первичной обмотки в целом у таких устройств даже при наличии у них замкнутого магнитопровода действительно очень низкая. Что, впрочем, и было вполне ожидаемо. Ниже чем у любого отдельно взятого её слоя. Но это и не недостаток и не преимущество. Это просто отличие её от обычной обмотки. В известных пределах увеличить индуктивность позволяет применение магнитопровода из материала с максимально большой магнитной проницаемостью. В противном случае получается ещё и очень низкое индуктивное сопротивление первичной обмотки. (Его, кстати, тоже можно увеличить переходя на работу с более высокими частотами.) Например, лабораторный генератор ГЗ-123, со стабилизированным по напряжению выходным сигналом, у опытных образцов с тем ферритовым магнитопроводом, что имелся в распоряжении, не держит заданное в режиме холостого хода напряжение. В качестве компенсации этого явления между клеммами 1 и 2 впаивался конденсатор, превращая первичную обмотку в параллельный колебательный контур. Разумеется, величина ёмкости конденсатора при этом рассчитывалась такой, чтобы резонансная частота этого контура была такой же, как и частота подаваемого сигнала (299 кГц). По поводу односторонности индуктивной связи это в принципе и всё. (По поводу работы насоса-концентратора – разговор отдельный http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/11197.html ) Вполне, конечно, возможно создание устройств с односторонней индуктивной связью на этом принципе, но иного технического исполнения. Не исключено, что может быть найден и иной принцип... Ведь в общем-то автору неизвестно – а были ли вообще до сих пор поиски способов реализации односторонней индуктивной связи, кроме предложений использовать для этого в качестве вторичной обмотки плоскую спиральную катушку, расположенную внутри первичной соленоидальной обмотки. "Плоско-спиральный способ”. Однако найденный способ реализации односторонней индуктивной связи отличается от него кардинально. Наиболее существенные отличия следующие. Во-первых, КПД у "плоско спиральных устройств” существенно ниже, чем у найденного. Именно по причине отсутствия у "плоско-спиральных устройств” замкнутого магнитопровода, а значит и сколько-нибудь существенной связи первичной обмотки со вторичной, ведь в этом случае магнитный поток рассеяния значительно выше, чем магнитный поток сцепления. Во-вторых, у "плоско-спиральных устройств”, не имеется односторонней индуктивной проводимости в принципе. У них имеется всего лишь асимметрия индуктивной связи между обмотками. Как показывают многочисленные опыты с этими устройствами, асимметрия у них и весьма незначительна, а ещё и существенно изменяется (не в лучшую сторону) в зависимости от прочих параметров устройства, от частоты подаваемого на вход устройства тока и от величины его напряжения. Впрочем, отсутствие односторонней индуктивной связи наглядно видно уже из рисунка, подобного вышеприведённым, схематически показывающим распределение магнитных потоков создаваемых обмотками такого устройства. И уже, как следствие отличий в конструкции, возникают и другие отличия в работе этих устройств. P.S. Готов уступить право владения патентом на это изобретение РАН РФ. © Евгений Михайлович Ефимов Контакт с автором: grafik3@yandex.ru Телефон - 89638779013(В России) +79638779013 (Из-за границ России
Дата публикации: 15 ноября 2011
Источник: http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/11518.html | 
